Triboleg yw gwyddoniaeth traul, ffrithiant ac iro, ac mae'n cwmpasu sut mae arwynebau rhyngweithiol ac elfennau tribo eraill yn ymddwyn mewn symudiad cymharol mewn systemau naturiol ac artiffisial. Mae hyn yn cynnwys dyluniad dwyn ac iro.
Nid gwyddoniaeth ynysig yw triboleg, ond yn hytrach ymdrech gymhleth, amlddisgyblaethol lle mae datblygiadau'n cael eu gwneud gan ymdrechion cydweithredol ymchwilwyr o feysydd gan gynnwys peirianneg fecanyddol, gweithgynhyrchu, gwyddoniaeth deunyddiau a pheirianneg, cemeg a pheirianneg gemegol, ffiseg, mathemateg, gwyddoniaeth fiofeddygol a pheirianneg, gwyddoniaeth gyfrifiadurol, a mwy.
BETH YW ARIANNAU TRIBOLEG?
Un o bileri pwysicaf triboleg yw'r meddwl dadansoddol system a chysylltiedig â'r system.
Systemau tribolegol123
Nid yw ffrithiant a gwisgo yn briodweddau materol. Maent yn ymatebion i system tribolegol benodol sydd fel rheol yn cynnwys cyfuniad dwyn, siafft ac iraid ac o'r herwydd maent yn cael eu dylanwadu gan ystod eang o ffactorau. Mae'r is-system tribolegol yn Ffigur 1 yn rhoi trosolwg o ffactorau cyffredin sy'n effeithio ar werthoedd ffrithiant a gwisgo:
Mae'r system tribolegol hon yn cynnwys y mewnbynnau straen / gweithredol ar y cyd, strwythur y system a'r allbynnau swyddogaethol a cholled. Mae'r straen ar y cyd yn cynnwys y paramedrau llwyth technegol a chorfforol gan gynnwys llwyth, cyflymder llithro a hyd ynghyd â'r amodau symud a thymheredd sy'n pwysleisio'r system- strwythur. Mae strwythur y system yn cael ei bennu gan broffiliau eiddo'r elfennau sylweddol gan gynnwys y sylfaen, y corff gwrthwynebol a'r amgylchynol a'r cyfrwng canolradd.
1Horst Czichos, Karl-Heinz Habig: Tribologie Handbuch: Tribometrie, Tribomaterialien, Tribotechnik, Vieweg + Teubner Verlag, 2010
2Theo Mang, Kirsten Bobzin, Thorsten Bartels: Triboleg Ddiwydiannol: Tribosystemau, Ffrithiant, Gwisgo a Pheirianneg Arwyneb, iro, Wiley-VCH, 2011
3Theo Mang et al .: Gwyddoniadur ireidiau ac iro, Springer Verlag, 2014
BETH YW'R HERIAU GYNRADD YN GYFRIFON TRIBOLEGOL?
Yr her fwyaf yw na ellir trosglwyddo gwerthoedd ffrithiant a gwisgo yn hawdd o un system i'r llall ee o rig prawf tribolegol i gymhwysiad go iawn. Dim ond pan fyddant yn seiliedig ar system tribolegol debyg iawn y mae cymariaethau rhwng gwerthoedd mesuredig yn ymarferol. Gellir amcangyfrif ymddygiad tribolegol deunyddiau ar gyfer cymwysiadau penodol yn seiliedig ar fodelu a phrofi efelychu ar yr amod bod amodau gweithredu penodol yr amgylchedd ymgeisio a'r prawf yr un peth.
TWYLLO A GWIS (1) (2) (3)
Beth yw ffrithiant?
Ffrithiantyw grym ymwrthedd i gynnig rhwng dau gorff sydd mewn cysylltiad. Gellir disgrifio ffrithiant ar y lefel macrosgopig gan gyfreithiau ffrithiant sylfaenol y ffisegwyr Guillaume Amontons a Charles-Augustin de Coulomb. Daeth y ffisegwyr hyn o hyd i berthynas linellol rhwng grym ffrithiant o ganlyniad a llwyth arferol cymhwysol. Yn seiliedig ar hyn, gellir deillio prif baramedr dimensiwn, a elwir yn gyfernod ffrithiant. Fe'i diffinnir gan gymhareb y grym ffrithiant sy'n deillio o hynny a grym arferol cymhwysol.
Fodd bynnag, mae mecanwaith gwirioneddol ffrithiant llithro yn digwydd ar lefel microsgopig, sy'n golygu bod damcaniaethau tribolegol ar ffrithiant hefyd yn cynnwys topograffi'r arwynebau. Mae'r tribolegydd yn gwahaniaethu rhwng yr ardal gyswllt go iawn a'r ardal gyswllt enwol (dimensiynau geometrig), sy'n cyfrif am unrhyw unedau gwag neu ddognau digyswllt o elfen solet. Mae'r mecanweithiau sy'n gyfrifol am y broses trawsnewid ynni yn yr arwynebedd agos yn cynnwys:
Beth sy'n gwisgo?
Diffinnir gwisgo fel colli deunydd anadferadwy arwynebau sy'n rhyngweithio. Gelwir prosesau elfennol ffisegol a chemegol ym maes cyswllt llithro sy'n arwain at newid mewn deunydd a siâp y partneriaid ffrithiant yn fecanweithiau gwisgo. Mae'r mecanweithiau gwisgo hyn yn cynnwys:
Mae strwythur y system tribolegol yn ogystal ag ar y straen cyfunol a achosir yn effeithio'n gryf ar fecanweithiau ffrithiant a gwisgo:
µ=f (strwythur tribo (t), straen cyfunol ysgogedig (t))
w=f (tribo-strwythur (t), straen cyfunol ysgogedig (t))
Nid yw mecanweithiau ffrithiant a gwisgo yn digwydd mewn dull ynysig, ond yn hytrach trwy arosodiad o fecanweithiau sy'n heriol i'w meintioli a'u rheoli ar eu cyfer. Mae'r uwchosodiad hwn yn digwydd mewn systemau tribo-dechnegol mewn cyfrannau na ellir eu canfod ac mewn cyfrannau sy'n amrywio ar draws amser a lle, gan ei gwneud yn amhosibl bron cyfrifo prosesau ffrithiant a gwisgo mewn tribo-gyswllt. Dyma pam mae profion tribolegol mor hanfodol ar gyfer amcangyfrif ymddygiad tribolegol. Os ydym am ddehongli a deall data a fesurir yn tribolegol ac ymchwil sy'n canolbwyntio ar fecanweithiau, mae angen gwybodaeth gyflawn arnom o'r mecanweithiau actio mewn tribo-gyswllt.
Mae tribolegwyr yn dosbarthu amodau ffrithiant, gwisgo ac iro yn ôl yr amserlenni canlynol:
Cyfundrefn Ffrithiant 0:Ffrithiant solid: Mae ffrithiant yn cael ei greu rhwng cysylltu'n uniongyrchol ag arwynebau solet heb unrhyw iraid.
Cyfundrefn Ffrithiant I:Ffrithiant ffiniau: ffrithiant solid, lle mae arwynebau'r partneriaid ffrithiant wedi'u gorchuddio â ffilm iraid moleciwlaidd nad oes ganddo allu cario llwyth. Mae gan yr Iraid ddylanwad ar y nodweddion ffrithiant a gwisgo.
Cyfundrefn Ffrithiant II:Ffrithiant cymysg: Mae cyfundrefn ffrithiant I a III yn cyd-fodoli. Mae'r gwerth ffrithiant yn gyfuniad o ffrithiant solid a hydrodynamig. Mae gan ffilm hylif a grëwyd gan yr iraid allu cario llwyth.
Trefn ffrithiant III:Ffrithiant hydrodynamig: Mae gwerth ffrithiant yn cael ei bennu trwy gneifio yn yr hylif. Mae gallu cario llwyth y ffilm hylif yn atal cyswllt uniongyrchol rhwng y ddau arwyneb solet.
Gwisgwch drefn a:Cyfraddau gwisgo uchel oherwydd ffrithiant solet a chysylltiad uniongyrchol ag arwynebau.
Gwisgwch drefn b:Gwerthoedd gwisgo is oherwydd ffilm hylif moleciwlaidd.
Gwisgwch drefn c:Gwisgo ysgafn oherwydd gwahaniad rhannol o'r arwynebau trwy ffilm hylif mwy trwchus.
Gwisgwch drefn d:Mae “gwisgo sero,” sy'n deillio o ffilmiau hylif hydrodynamig neu elastohydrodynamig yn atal cyswllt uniongyrchol rhwng y ddau arwyneb.
PA ALLBYNNAU Y GELLIR CYFLAWNI GAN YMGEISIO TRIBOLEG I DYLUNIO DYLUNIO?
Sut y gall Triboleg arwain at wella cynnyrch mesuradwy?
Mae profion tribolegol yn caniatáu inni gael gwybodaeth am berfformiad tribo deunyddiau i yrru dyluniadau deunyddiau newydd a gwell. Yna gallwn dargedu cyfansoddiadau deunydd i gyflawni priodweddau tribolegol penodol a gwell.
Mae canlyniadau profion tribolegol a dulliau dadansoddol arwyneb yn ein helpu i amcangyfrif perfformiad tribo gan gynnwys ffrithiant a gwisgo, mecanweithiau methu, cineteg ffilmiau trosglwyddo deunyddiau sy'n bodoli a phrototeipiau newydd yn seiliedig ar amrywiol ffactorau a dylanwadau. Mae'r wybodaeth hon yn ein helpu i weld a deall newidynnau fel effeithiau cyfansoddiadau deunydd amrywiol gan gynnwys llenwr, crynodiad llenwi, effeithiau synergaidd llenwyr, strwythur deunydd yn ogystal ag effaith elfennau eraill ar strwythur eu system.
Sut mae Triboleg yn gwella effeithlonrwydd ac yn ymestyn oes gwasanaeth deunyddiau dwyn?
Optimeiddio cysylltiol ag arwynebau cyswllt
Nodi ffactorau hanfodol sy'n dylanwadu ar y system tribo
Nodi atebion i wella effeithlonrwydd a lleihau traul, gan gynnwys:
Defnyddio ffrithiant a gwisgo deunyddiau optimized.
Optimeiddio parau deunydd, sy'n arwain at lefelau ffrithiant a gwisgo isel.
Dewis a defnyddio'r ireidiau cywir.
Cyrraedd newidiadau dylunio sy'n cael effaith fuddiol ar berfformiad cyffredinol system tribo.
Beth yw rhai enghreifftiau o ymchwil technolegol y mae ymchwil tribolegol wedi'u cyflawni?
I gael trosolwg o'r datblygiadau hanesyddol mewn technoleg dwyn sy'n cael ei yrru gan tribo-ymchwil, darllenwchyr erthygl hon yn Eureka Magazine. Mae'n cynnwys Bearings rholer elfennol a ddefnyddir gan yr hen Eifftiaid, Bearings pêl a ddefnyddir gan y Rhufeiniaid 40BC, rolau trin gwres dur caled ac cerameg wedi'i seilio ar ocsid. Mae hefyd yn ymdrin â datblygiad y dwyn metel-polymer plaen hunan-iro cyntaf gan GGB.
Ym mha ddiwydiannau a chymwysiadau mae triboleg yn ddefnyddiol?
Mae triboleg yn chwarae rhan ganolog mewn cymwysiadau lle mae dau arwyneb cyswllt yn symud mewn perthynas â'i gilydd. Mae rhai diwydiannau yn gosod gofynion uwch ar systemau tribolegol oherwydd beirniadaeth eu cenhadaeth, gofynion gweithredu parhaus neu amodau eithafol.
BETH MAE ANGEN PEIRIANYDD I FEDDWL AM BLE CYNHYRCHION DYLUNIO NEU PROFIADAU TWYLLO / GWIS?
Mae hyn yn dibynnu'n gryf ar y cais. Mae angen ffrithiant isel ar rai cymwysiadau (ee deunyddiau dwyn) tra bod eraill angen ffrithiant uchel (ee systemau brêc). Ar gyfer y rhan fwyaf o'r cymwysiadau, isafswm gwisgo'r deunyddiau yw prif nod. Ar gyfer llawer o gymwysiadau, mae man melys diffiniedig rhwng lefelau ffrithiant isel a pherfformiad gwisgo da yn aml yn cael ei dargedu.
Wrth ddylunio arbrofion sy'n disgrifio ffrithiant a gwisgo, gellir gosod profion tribolegol mewn un o chwe phrif gategori, o brofion maes yng Nghategori I i brofion model labordy symlaf Categori VI.
Categori I:Cynhelir treial maes o dan amodau gweithredu arferol, a all gynnwys amodau gweithredu estynedig. Mae hyn yn arwain at ailadroddadwyedd gwael ond mae'n agos at ofynion y byd go iawn y bydd y system tribolegol yn eu hwynebu.
Categori II:Gwneir arbrofion gyda darn cyflawn o offer mewn amgylchedd planhigion. Gall yr arbrofion hyn sicrhau canlyniadau sy'n agos at amodau gweithredu arferol a gellir eu cynnal dros gyfnod o amser i efelychu amodau gweithredu estynedig wrth gyfyngu ar yr effaith amgylcheddol.
Categori III:Profir cydrannau, is-systemau neu wasanaethau mewn labordy sy'n debyg i amodau gweithredu estynedig arferol, gan arwain at ailadroddadwyedd canolig
Categori IV:Cynhelir profion labordy ar gydrannau safonol cyfresol gan ddefnyddio cyfarpar profi llai o raddfa.
Categori V:Cynhelir arbrofion ar sbesimen gydag offer prawf i gyflenwi'n agos at amodau gweithredu arferol gydag ailadroddadwyedd rhagorol.
Categori VI: Cynhelir prawf mainc gydag offer prawf labordy syml.
Mae'n bwysig cofio, yng nghategorïau I trwy III, bod strwythur system y tribo-agreg wreiddiol yn parhau'n gyson, a dim ond y straen ar y cyd sy'n cael ei symleiddio. Mae categorïau II a III yn cynnig mwy o straen atgynyrchiol na chategori I. Mewn cyferbyniad, yng nghategorïau IV trwy VI, mae strwythur y system wedi'i symleiddio gyda'r anfantais o leihau rhagweladwyedd wrth drosglwyddo canlyniadau profion i systemau tribo-dechnegol ymarferol tebyg. Mae categorïau IV trwy VI yn cynnig metroleg well o'r is-tribo-gyswllt, cost is a ffrâm amser profi tynnach.1Felly gyda gorchymyn esgynnol o'r categorïau prawf, mae amser y prawf yn ogystal â chost y prawf yn cynyddu'n sylweddol, ond mae trosglwyddadwyedd canlyniad y prawf yn cynyddu hefyd.
Sut allwn ni gymhwyso'r categorïau prawf i'r system is-tribo-system?
Gellir rhannu profion tribolegol ar ddeunyddiau dwyn yn bedwar prif gategori:
Disgrifiadau perfformiad cynnyrch, a fyddai'n cynnwys categorïau IV a III i sicrhau trosglwyddadwyedd y canlyniadau.
Monitro Cynhyrchu / Gweithgynhyrchu, gan gynnwys categorïau VI trwy IV, gyda chategori III hefyd yn bosibilrwydd.
Gall profion berynnau sy'n gysylltiedig â chwsmeriaid gynnwys categorïau III trwy V, gan gofio bod categori V yn berthnasol dim ond os gellir addasu'r prawf mor agos â phosibl i'r cais.
Gellir defnyddio pob categori i gefnogi dylunwyr deunyddiau, gyda chategorïau is yng nghyfnod cynnar eu datblygiad ar gyfer cyn-ddethol a chategorïau â rhifau uwch yn dod i rym wrth i'r is-gydrannau a'r cynnyrch terfynol fod ar gael.
1Horst Czichos, Karl-Heinz Habig: Tribologie Handbuch: Tribometrie, Tribomaterialien, Tribotechnik, Vieweg + Teubner Verlag, 2010
BETH YW DULL GGB I DDATBLYGU ATEBION RHYFEDD DRWY PROFIAD TRIBOLEGOL?
Mae GGB yn datblygu deunyddiau sydd wedi'u optimeiddio'n tribolegol yn seiliedig ar ganlyniadau tribolegol. Rydym yn cyfuno'r wybodaeth hon o wyddoniaeth faterol a pherfformiad gyda dealltwriaeth drylwyr o berfformiad tribolegol ein cynnyrch a sut maent yn cyd-fynd â gofynion cymhwyso ein cwsmeriaid.
BETH YW RHAI O GYFLAWNIADAU GGB YN CAE TRIBOLEG FEL EU BOD YN YMGEISIO I ATEBION?
Yn 2015, lansiwyd yHPMB®dwyn clwyf ffilament hunan-iro gyda leininau y gellir eu peiriannua'rBerynnau bimetal di-blwm GGB-SZ.
Lansiwyd cyfres o gyfeiriadau efydd sintiedig hunan-iro a haearn sintered yn 2014, gan gynnwys yGGB-BP25,GGB-FP20aGGB-SO16.
Chwaraeodd Bearings GGB ran yn y lleuad yn glanio 2012 gan y NASA Curiosity Rover. Mae'rDU hunan-iro®Bearings metel-polymergwasanaethu fel y prif gydrannau atal ar gyfer gwerthyd dril y crwydro.
Yn 2010, lansiwyd deunyddiau ar gyfer perfformiad uwch o dan amodau ychydig yn iro neu sych, gan gynnwys y deunyddiau polymer-polymer di-blwmDP10aDP11.
Lansiwyd ystod cynnyrch clwyf ffilament ar gyfer marchnadoedd Ewrop ac Asia yn 2009, gan gynnwys strwythur cryf, sefydlog ar gyfer gofynion llwyth uchel, gwisgo isel.
NewyddDX®10 berynyn cael eu cydnabod trwy ennill amp Frost&Gogledd America 2008; Gwobr Sullivan am Arloesedd Cynnyrch y Flwyddyn yn y categori cyfeiriadau tryciau Dosbarth 7-8, a ddyfernir am ragoriaeth mewn cynhyrchion a thechnolegau newydd yn y diwydiant.
Yn 2003, cyflwynwyd ydeunydd metel-polymer DP31 di-blwmgyda pherfformiad gwell o dan amodau iro a ffrithiant is, gwell ymwrthedd gwisgo a gwell cryfder blinder.
LansiwydEPTM, ystod newydd o gyfeiriannau polymer solet thermoplastig wedi'u mowldio â chwistrelliad.
Ym 1995, cyflwynodd yDeunydd metel-polymer DP4 di-blwm, gyda chefnogaeth duri ddiwallu anghenion amsugyddion sioc modurol a chymwysiadau hydrolig eraill.
Cymryd ar gymwysiadau tymheredd uchel gyda lansiad 1986 oHI-EX®deunydd dwyn.
Lansiwyd yr ystod cynnyrch clwyf ffilament cyntaf yn yr UD gan gynnwysGAR-MAX®, cefnogi llwythi statig a deinamig uchel.
Ym 1965, lansiwyd yDX ychydig yn iro®deunydd metel-polymerar gyfer cymwysiadau saim neu olew-iro.
Ym 1956, cyflwynodd GGB yDU®, y deunydd dwyn metel-polymer cyntaf gyda chefnogaeth leinin efydd a PTFEar gyfer ffrithiant isel rhagorol a gwrthsefyll gwisgo. Yr un flwyddyn, cyflwynodd y cwmni'r DU-B, gyda chefnogaeth efydd ar gyfer gwell ymwrthedd cyrydiad.
Ym 1887, patentodd Olin J. Garlock ei system selio ddiwydiannol gyntaf i selio gwiail piston mewn peiriannau stêm diwydiannol.
SUT Y GELLIR LLEOLI TRIBOLEG NEU DERBYN YR ANGEN AM LUBRICANTS CYSYLLTIEDIG?
Mae ireidiau'n rhan o driwoleg, ond mewn rhai achosion gellir cynnwys yr iriad yn ddeunydd o gydrannau system tribo.
Felly mae dylunwyr deunyddiau yn creu deunyddiau penodol ar gyfer amodau iro sych, gan gyflawni perfformiad tribolegol uwch sy'n gysylltiedig â ffrithiant a gwisgo gyda lleihau neu ddileu ireidiau hylif.
SUT MAE CYFLWR SHAFT A'R LLYTHYR TROSGLWYDDO YN EFFAITH PERFFORMIAD TRIBOLEGOL?
Oherwydd bod y siafft yn elfen hanfodol o strwythur system tribolegol yr is-system dwyn. Mae ei briodweddau yn cael effaith uniongyrchol ar ffrithiant a gwisgo yn ogystal ag ar bob digwyddiad arall mewn cyswllt abearing / siafft. Mae priodweddau siafft hanfodol yn cynnwys:
Deunyddiau a'u priodweddau cemegol a ffisegol
Priodweddau geometrig gan gynnwys topograffi a chymhareb gyswllt.
PA FFACTORAU TRIBOLEGOL SYDD ANGEN EU YSTYRIED MEWN DEWIS DEWIS? SUT MAE'R FFACTORAU HYN YN EFFEITHIO AR DDETHOL YN DETHOL?
Mae cwmpas y system tribolegol yn hanfodol bwysig wrth ddwyn dewis. Byddai trosolwg lefel uchel o ystyriaethau yn cynnwys y canlynol
1. Y straen ar y cyd ysgogedig gan gynnwys:
Natur y llwyth
Natur y cynnig
Tymheredd
Ffactor amser
2. Y partner paru:
Deunyddiau, gan gynnwys priodweddau ffisegol a chemegol
Nodweddion geometrig gan gynnwys y gymhareb gyswllt a'r dopograffeg (garwder, isotropi ac anisotropi)
3. Y cyfrwng rhyngwynebol a'i broffil eiddo
4. Y cyfrwng amgylchynol a'i briodweddau
5. Dargludedd thermol yr adeiladwaith.