Триботехника негіздері, терминдер, түсініктер және анықтамалар

Триботехника бөлшектердің жұмыс қабаттарының олардың қатысты орын ауыстыруы барысындағы өзара әрекеттесуін зерттейтін трибо­ника ғылыми пәнінің бір саласы болып табылады. Трибоника сөзі гректің tribos – үйкелу сөзінен шыққан. Триботехниканы зерттеудің объектісі машиналардың қызметтері үйкелу және тозу үрдістерімен жетектелетін механикалық жүйелері, үйкелу түйіндері болып табылады. Зерттеудің нысаны ретінде машиналардың элементтерінің үйкелу, тозу үрдістері, яғни, зерттелінетін жүйелердің техникалық жағдайларының өзгеруіне алып келетін үрдістер қызмет етеді.

Сонымен қатар мәтінде ары қарай жиі кездесіп отыратын кейбір терминдердің түсініктемелерін беру керек.

Сыртқы үйкелу - энергияның сейілуімен жетектелетін сыртқы қабаттардың түйісу аймақтарындағы екі дененің арасында туындайтын қатысты орын ауыстырудың қарсылық құбылысы.

Тоздыру – материалдың бұзылу және қатты дененің сыртқы қабатынан бөліну үрдісі және (немесе) дененің ауқымы және (немесе) формасының уақыт өте өзгеруінен көрініс табатын үйкелу үрдісі барысында оның қалдықты пішімінің өзгеруі.

Тозу - орнатылған бірліктерде анықталатын тоздыру нәтижесі.

Майлау – нәтижесінде екі сыртқы қабаттың арасында үйкелу күші және (немесе) тоздыру қарқындылығы азаятын жақпа материалының әрекеті.

Тоздыруға төзімділік - тоздырудың кері жылдамдығының немесе тоздыру қарқындылығының үлкендігімен бағаланатын үйкелудің белгілі жағдайларында тоздыруға қарсылық білдіре алатын материалдың қасиеті.

Үйкеліске төзімді материалдар - үйкелудің тасымалдаушы немесе бағыттаушы түйіндерінде жұмыс істеу үшін қолданылатын материалдар (сырғанау мойынтіректерінде, радиалды және кесілген жерлерде).

Үйкелме материалдар – жылжымалы массалардың кинетикалық энергиясын жөнелтуші немесе таратушы үйкелу түйіндерінде жұмыс істеуге арналған немесе қолданылатын материалдар (тежегіштерде, жалғастырғыштарда, тірегіштерде, демпферлерде, вариаторларда және т.б.).

Қоспа - жақпа материалына қосымша қасиеттер беру үшін немесе бар қасиеттерін күшейту үшін қосылатын зат.

Триботехниканы зерттеудің мақсаты машиналардың ұзақ мерзімді қызмет етуін қамтамасыз етудің қағидаларын, әдістерін және техникалық құралдарын өңдеу.

Машиналардың техникалық жағдайының нашарлауына және жұмыс істеу қабілетінің төмендеуіне алып келетін үрдістердің физикалық табиғаты.

Триботехника (трибоника), жеке ғылыми бағыт ретінде XX ғасырдың 50-60-шы жылдары, яғни, мықты қозғалтқыштардың құрылуы, сонымен қатар машиналардың жұмыс тәртіптерінің қатаюы кезеңінде қалыптасты.

Триботехниканың теориялық базасы физика (үйкелу теориясы), химия, математикалық физика болып табылады; зерттеудің құралы - жаратылыстану ғылымдарында қолданылатын әдістер, сонымен қатар математикалық аппарат.

Үйкелудің алғаш рет тіркелген сандық зерттеулері XV ғасырдың ортасында Леонардо да Винчимен іске асырылған. Оның сараптамалық әдісі өзінің мәні бойынша қазіргі таңда үйкелудің күші мен уақытын өлшеу бойынша қарапайым лабораториялық жұмыстарды өткізу барысында қолданылатын әдістерге ұқсас болып келеді.

Үйкелу және тозу теориясын дамыту жолындағы маңызды қадам XVII ғасырдың соңында Нью­тонмен жасалған классикалық механиканың негізгі заңдарын ашу болып табылады. Ол заңдар Амонтонмен (1699 ж.) және Кулонмен (1785 ж.) қалыптастырылған жақпа материалынсыз (құрғақ үйкеліс) қатты денелердің үйкеліс ережелерін өңдеуге негіз болды.

XIX ғасырдың соңында Н.П. Петров және Б. Тауэр түрлі әдістермен радиалды мойынтіректердегі жақпалы сұйықтықтың тұрақты қабаттарының болуын дәлелдеді. ХХ ғасырдың басында Мичелла (Австрия) және Кингсбери (АҚШ) өздігінен орнатылатын ішпегі бар мойынтірек идеясы бір уақытта туындады. Ол жұмыстар тәжірибелік инженерлік қосымшасы бар алғашқы ғылыми зерттеулер болып есептелді. Кеңес ғалымдары П.А. Ребиндермен, В.Д. Кузнецовпен, Л.К. Зайцевпен, И.В. Крагельскиймен, Д.Н. Гаркуновпен, М.М. Хрущевпен, Б.И. Костецкиймен және шетелдік зерттеушілер Ф. Боуденмен және Д. Доусонмен (Англия), Г. Флайшермен (ГДР), Э. Рабиновичпен (АҚШ) және басқа зерттеушілермен іске асырылған үйкелу және тозу үрдістерінің ары қарайғы зерттеулері жақпа материалының болуы және болмауы жағдайындағы байланыс қабаттарының өзара әрекеттесу үрдістерінің механизмін және физикалық мәнін ашуға мүмкіндік берді. Бұл зерттеулердің нәтижелері үйкелу және тозу құбылыстарын математикалық сипаттау үшін теориялық алғышарттар ретінде қызмет етті. Олардың бір бөлігі тікелей инже­нерлік қосымшаға ие болды.

Ресейде үйкелу мен тозу туралы ғылымның негіздері Ресей ғылым академиясын ұйымдастыру барысында қаланды. Ұлы ғалым М.В. Ломоносов дене бөлшектері арасындағы тіректерді «ұзақ жуумен» зерттеуге арналған құрылғыны қалыптастырды, ол материалдардың тозуға төзімділігін анықтауға арналған заманауи заманауи құрылғыларының прототи­пі болып есептелді. М.В. Ломоносов материалдардың тозу теориясының және осы саладағы сараптамалық зерттеулердің негізін қалаушы болып табылады, ол төзімділік туралы түсінікті бөлшектер арасындағы байланыс күштері туралы түсініктермен байланыстырды. Тіректі сағат механизмдері үшін материалдарды талдаумен айналыса отырып, М.В. Ломоносов осы мақсатта әйнекті қолданудың мақсаттылығын көрсетті.

Теория туралы ғылымға Л. Эйлер үлкен үлес қосты. Белбеу арқылы шығарылған созылмайтын икемлі жіпті үйкелеу әдісі әлі күнге дейін икемді байланысы бар элементтердегі үйкеліс күштерін есептеу барысында күллі әлемде қолданады.

Мойынтіректерді жақпалау теориясы бойынша Н.П. Петровтың жұмыстары кең танымалдыққа ие болды. Жақпа мәселесімен Н.Е. Жуковский және С.А. Чаплыгин айналысты, олар жақпа қабаты теориясы туралы мәселені математикалық әдіспен өңдеген (шетелдік жерлерде жақпа майының гидродинамикалық теориясымен О. Рейнольдс, А. Кингсбери, Герси және т.б айналысты.).

1880-1881 жж. Д.И. Менделеевтің ауыр кавказ мұнайларының мазутынан жақпа майларын өндірудің ғылыми негіздерін өңдегенін айтып өту керек.

Ресейде өнеркәсіптің дамуы кезеңінде триботехника саласындағы жұмыстар кеңінен атқарыла бастады. Сыртқы үйкеліс үрдістерінің молекулярлық механизмі туралы түсініктердің дамуына Б.В. Дерягиннің жұмыстары үлес қосты, ол 1934 жылы үйкеліс заңының өз нұсқасын ұсынды. Б.В. Дерягиннің теориясы триботехниканың дамуына үлкен үлес қосты.

Үйкелу және тозу туралы оқуларды дамытудың бастапқы талдауы біздің мемлекетімізде 1947 жылы Ленинград политехникалық институтының профессоры А.К. Зайцевпен оның «Машиналардың үйкелісі, тозуы және жақпасы туралы оқулардың негізі» кітабында жасалды. 1956 жылы И.В. Крагельский және B.C. Щедров «Үйкеліс туралы ғылымның дамуы» монографиясын жариялады, онда үйкелістің көптеген физикалық құбылыстарлың күрделі жиынтығын құрайтынын ескертіп, осы бағыттағы XVI ғасырдан бастап XX жүз жылдықтың 40-шы жылдарындағы ғылыми ойдың даму жолын ашты.

Д.Н. Гаркуновпен және И.В. Крагельскиймен 1956 жылы ашылған таңдаушылық орын ауыстыру тиімділігін іске асыру есебінен шекаралық жақпа барысындағы үйкелістің кейбір буларының үйкелеме-тозушылық сипаттамаларын айтапрлықтай жақсарту мүмкіндігі бар. Ашылғаны үшін дипломдармен марапатталған отандық трибологтардың тағы екі жұмысын ескерту керек: кейбір материалдардың гелий ядроларымен бомбалау барысындағы құбылмалы төмен үйкелістің тиімділігі (А.А. Силин, М.А. Тальрозе, Е.А. Духовский және т.б.) және сутегілік тозу құбылыстары (А.А. Поляков, Д.Н. Гаркунов).

Б.И. Костецкий және оның оқушылары 1976 жылы «Үйкелу барысындағы материалдардың сыртқы қабаттық төзімділігі» кітабында үйкелу және сыртқы қабаттық бұзылу үрдістерін зерттеу бойынша, сонымен қатар шекаралық жақпа жағдайларында үйкелістің екінші құрылымдарының қалыптасуы мәселелері бойынша жұмыстарды жалпылады.

МҮҚӨ кеңейту және қолдану мәселесі. Әдіспен соңғы рет өңдеудің әлдеқайда дамыған әдістерінің бірінеөңделген мәрелік үйкеліске төзімді қаржақсыз өңдеу (МҮҚӨ) жатады. Жаңа жоғары өнімді қамту және химиялық құрамдары үйкеліске төзімді қабаттың жоғары сапасын қамтамасыз етеді.

МҮҚӨ мәні бөлшектің үйкелу қабатының үйкелу барысында металды тасымалдау құбылысын қолдану арқылы жездің, қоланың немесе мыстың жұқа қабатымен жабылатынында жатыр. Сыртқы қабатты орнатудан бұрын өңделетін сыртқы қабатты майсыздандырып, глицеринмен немесе глицериннің екі бөлігінен және 10%-дық тұзды қышқыл ерітіндісінің бір бөлігінен тұратын қосылыспен жабады. Үйкелу үрдісінде темірдің сыртқы қабатындағы күкірт қабаты жұмсартылады, мыс ерітіндісінің сыртқы қабаты созылады және оны темірмен ұстауға арналған жағдайлар түзіледі. Қоланың немесе жездің тасымалданған қабатының қалыңдығы 1-2 мкм құрайды.

МҮҚӨ басқа мәрелік операциялар алдындағы басымдылығы, ол әдістің ерекше қарапайым болуымен және күрделі жабдықтауды талап етпеуімен көрінеді. МҮҚӨ темір немесе болат қабаттарына жоғары үйкеліске төзімділікті қамтамасыз етеді. Ішкі жану қозғалтқыштарының циллиндрлері үшін МҮҚӨ қолдану тәжірибесі қозғалтқыштың қуаттылығын айтарлықтай өзгерту мүмкіндігін берді. Ол әлдеқайда кеңірек зерттеу жұмыстарын өткізудің қажеттілігі мен мақсаттылығы туралы айтады, сонымен қатар осы әдісті әлдеқайда кең ауқымдарда қолдану мүмкіндігін қамтамасыз етеді.