Slide bài giảng môn học ma sát học ts phạm văn hùng, 107 trang

Chất lượng bề mặt làm việc: do tải, tác dụng hóa học, trạng thái cấu trúcTrong điều kiện ma sát mòn bình thường: cân bằng động giữa hình thành và phá hủy cấu trúc thứ cấp ⇒ 2 quá trình k

Trang 2

Gắn liền với quá trình mòn ặ tuổi thọ và độ tin cậy.

Đ−ợc đặc tr−ng bởi lực ma sát Fms, hoặc hệ số ma sát fms (hoặc có thể ký hiệu là à). Page 2 of 107

Trang 3

2 Mòn:

Kết quả của quá trình ma sát ⇒Phá hủy bề mặt ma sát:

Giảm kích thước, giảm khối lượng, thay đổi cấu trúc bề mặt … ặTiến hành bôi trơn (rắn lỏng, khí,…) để tăng tuổi thọ và độ tin cậy

Hại:

Thay đổi chế độ lắp ghép của các cặp ma sát,

Thay đỏi chế độ làm việc của cặp ma sát,

Làm giảm tuổi thọ và độ tin cậy của cặp ma sát cũng nhưcủa toàn bộ thiết bị,

Đặc điểm:

Gắn liền với quá trình ma sát

Quá trình phá hủy tập trung trong một thể tích rất nhỏ củavật liệu

Phần tử mòn tạo thành là kết quả của nhiều lần tương tác

Được đặc trưng bởi cường độ mòn có thứ nguyên hoạckhông có thứ nguyên Ih ặ tuổi thọ, độ tin cậy

Trang 4

3 Lịch sử phát triển của ngành Tribology (Ma sát, mòn,

bôi trơn)

Ngành khoa học liên ngành, tập trung chủ yếu nghiên cứu quá trình

ma sát mòn bình thường (ổn định), quá trình ma sát không bình

thường việc tính toán không có ý nghĩa thực tiễn

Quá trình phát triển: Gắn liền với sự phát triển của các ngành khoa học khác (cơ, vật lý, hóa, điện, rung động, vật liệu, … ): làkhoa học liên ngành

Nghiên cứu về ma sát đã có từ lâu

1- Phụ thuộc vào Stx

2-Tỷ lệ tải và không phụ thuộc vào Stx

Lý thuyết tổng hợp: cơ học (biến dạng), tương tác phân tửBowden, Tabor, Kpa Γe ΛbCKuu…

Lý thuyết biến vị (sự không hoàn thiện về cấu trúc tinh thể)

⇒ tróc

Lý thuyết mòn trênPage 4 of 107quan điểm năng lượng Kocteukuu

Trang 5

Ba trường phái nghiên cứu:

Sự tương tác của bề mặt ma sát, biến đổi trong lớp bề mặt ⇒ phá hủy chúng

Cấu trúc thứ cấp trong bôi trơn giới hạn ⇒ màng bảovệ

áp dụng vật liệu polyme trong cặp ma sát

Hiệu quả kinh tế:

Theo Jost PETER (Anh) 1966: 0,5 tỷ bảng , 1,6 tỷ USD (Mỹ), hiệnnay từ 1 dến 2% thu nhập quốc dân

Micro tribology- micro wear

Cùng với sự phát triển của máy tính cá nhân (PC) 1981 1985 chế tạo các

đầu đọc đĩa cứng, các mô tơ Micromechanical trọng lượng 1 àg.

Hiện nay với các ổ đĩa cứng (7200vg/ph) các đầu đọc được đỡ trên các

đệm khí động.

Các lớp phủ bảo vệ cũng như bôi trơn có chiều dày cực nhỏ.

MicrotribologySurface

Light loadSmall Mass

Trang 6

4 Nội dung của tribology:

Cơ sở lý thuyết vẫn còn đang tiếp tục được hoàn thiện, trong một

số trường hợp vẫn căn cứ vào thực nghiệm

Tìm lý thuyết về ma sát, mòn bôi trơn phù hợp với các điều kiện cụ thể, trên cơ sở xác định dạng mòn nào là áp đảo, gắn liền với quá trình ma sát

Hệ thống bôi trơn: Chất lượng, vật liệu, kết cấu, ⇒ chú ý đến dịch chuyển chọn lọc

Kết cấu không mòn

Chống mòn Hydro

Gia công lần cuối không hạt mài (phủ, thấm nhiệt độ thấp…)

Page 6 of 107

Trang 7

TÝnh chÊt c¬ lý hãa cña líp bÒ mÆt

Tr¹ng th¸i øng suÊt cña líp bÒ mÆt…

Trang 8

Vĩ mô: Là sự sai khác trên toàn bộ chi tiết (Nhấp nhô trên các kích thước lớn)

Sóng: Do dao động của máy, chi tiết và dụng cụ (Hb, Sb) thông thường Sb/Hb > 40.

– HSb: Thông số biến dạng siêu vi mô

– D: Thông số đặc trưng cho cấu trúc tinh thể kim loại – σ: Trị số ứng suất có tác dụng trong thể tích bề mặt kim loại – K: Thông số về dặc tính của các lớp hấp thụ

Trạng thái hình học bề mặt ban đầu được quyết định do công nghệ gia công Trong quá trình làm việc trạng thái bề mặt mới sẽ hình thành (trạng thái thứ cấp), chất lượng của nó phụ thuộc vào điều kiện làm việc (p,v, môi trường…) ⇒ Quyết định

sự hình thành lực ma sát, và cường Page 8 of 107độ mòn.

Trang 9

3 Các tính chất cơ lý hóa:

Lớp bề mặt mỏng có chiều dày cỡ Ao (ăng tron) trở lên có đặc

điểm khác hoàn toàn về cấu trúc và cơ lý hóa so với kim loại gốc của chi tiết và được gọi là vật thể thứ ba

Thông thường bao gồm:

Lớp hấp thụ, lực hút hóa học, màng dầu giới hạn – lớp này

khi nhiệt độ tăng phá hủy hấp thụ và hình thành màng hóa học

Lớp màng oxit kim loại và các hợp chất hóa học khác (S, Cl,

P,…)

Lớp gián đoạn của vật liệu cơ bản

Hiện nay vẫn căn cứ vào các tính chất cơ lý hóa … vật liệu

cơ bản của chi tiết để tìm ra quan hệ giữa chúng với mòn và

ma sát, với điều kiện làm việc xác định

⇒ Trong quá trình gia công, kim loại bị biến tính

⇒ Trong quá trình làm việc, tính chất cơ lý hóa bị thay đổi

⇒ Biến dạng dẻo ⇒ oxy hóa ⇒ mòn oxy hóa

n

ả b co

ba thứ thể vật

τ τ

Page 9 of 107

Trang 10

Khi gia công, kim loại bị biến dạng dẻo, khi làm việc ⇒ cơ lý hóa khac điThay đổi độ cứng theo chiều sâu khi làm

việc ở chế độ bôi trơn tới hạn

ma sát tại điểm tiếp xúc

Đồ thị thay đổi độ cứng của lớp bề mặta- Khi bị ôxy hóa, b- Khi bị tróc loại I

Page 10 of 107

Trang 11

4 Tr¹ng th¸i øng suÊt cña líp bÒ mÆt:

Tr¹ng th¸i øng suÊt d− trong líp bÒ mÆt sau gia c«ng

øng suÊt líp bÒ mÆt khi lµm viÖc, th−êng tËp trung trong mét thÓ tÝch rÊt nhá ⇒ g©y khuyÕch t¸n vµ ho¹t hãa kim lo¹i ⇒ oxit

øng suÊt d− trong c¸c líp bÒ mÆt cña thÐp

a- Khi tiÖn, b-Page 11 of 107Khi bÞ mßn do mái

Trang 12

II Trạng thái bề mặt trong quá trình tiếp xúc

1 Trạng thái ban đầu:

Bao gồm tất cả các đặc tính ban đầu (hình học, tổ chức

tế vi, cơ, lý hóa…) của lớp bề mặt mỏng được hình thành do công nghệ gia công

2 Trạng thái làm việc:

Dưới tác dụng của các yếu tố ma sát (ngoài):

+ Tải trọng + Kết cấu + Môi trường+ Tốc độ, + Nhiệt độ + Chất bôi trơn…

Các đặc tính ban đầu của lớp bề mặt bị thay đổi hình thành trạng thái làm việc của lớp bề mặt (Cả các đặc tính thay đổi chỉ diễn ra trong khi ma sát)

3 Trạng thái còn lại:

Đặc tính hình học không đổi, tính chất lớp bề mặt thay

đổi rõ rệt

Page 12 of 107

Trang 13

Sơ đồ trạng thái, đặc tính, yếu tố quyết định của lớp bề mặt

Nhiệt Tín h chất của

vật liệu

Tính chất của môi trường làm việc

Page 13 of 107

Trang 14

4 Nâng cao chất lương ban đầu và chất lượng làm việc

(Cơ học tiếp xúc, cấu trúc bề mặt, điều kiện môi trường…)

Môi trường ⇒ Giảm năng lượng bề mặt dễ thoát biến vị lên

bề mặt hóa dẻo và biến dạng trên lớp bề mặt cực mỏng

Các biện pháp công nghệ cải thiện trạng thái hình học và tăng bền lớp

bề mặt phải phù hợp và đáp ứng với các thông số cơ học p, v, T o và môi trường làm việc

b Chất lượng bề mặt làm việc: (do tải, tác dụng hóa học,

trạng thái cấu trúc)Trong điều kiện ma sát mòn bình thường: cân bằng động giữa hình thành và phá hủy cấu trúc thứ cấp ⇒ 2 quá trình khác nhau:

Thứ nhất: Hình thành lớp màng bề mặt mỏng chuyển vị dẻo (VDH)

Thứ hai: Hình thành lớp màng bề mặt giòn, rất cứng, dễ bị phá hủy

Page 14 of 107

Trang 15

Khi mòn oxy hóa có hai dạng cơ bản:

Dạng thứ nhất: Màng cấu truc thứ cấp động dịch chuyển điền đầy tất cả các nhấp nhô ⇒ nhẵn bóng cấp

11 – 14, độ cứng lớn hơn kim loại gốc: Thép nhiệt luyện, gang (không có chuyển tiếp rõ ràng với kim loại gốc)

Dạng thứ hai: Lớp màng cấu trúc thứ cấp mỏng giòn, độnhẵn cao, độ cứng lớn hơn nhiều kim loại gốc: Hợp kim

có gốc kim loại màu, thép nhiệt luyện có độ cứng cao (ma sát lăn) ⇒ không có chuyển tiếp trung gian ⇒ khi

bị oxy hóa kim loại và hợp kim chia làm hai nhóm: tăng thể tích 5% và giảm thể tích ⇒ ứng suất dư nén và kéo

Đảm bảo điều kiện làm việc bình thường (ổn định)

ứng suất làm việc phải đồng đều trên bề mặt, tạo dải vàmàng oxit sao cho tốc độ oxy hóa lớn hơn tốc độ pháhủy

Môi trường làm việc đảm bảo phát sinh màng bảo vệthứ cấp Giảm biến dạng dẻo trong lớp bề mặt

c Chất lượng bề mặt còn lại

Giảm nhiệt độ, oxy hóa dừng lại

Vi mô: Các đỉnh nhấp nhô tạo thành cấu trúc như khi tôi

Page 15 of 107

Trang 16

Nhấp nhô tối −u khi làm việc

Đồ thị biến thiên nhiệt độ bề mặt

và ứng suất khi ma sát ngoài

I – Bắt đầu làm việc; II – Chế độ ổn định ; III – Sau khi bỏ tải

Quá trình hình thành nhấp nhô bề mặt tối −u

với tải với sự san phẳng và hình thành các nhấp nhô mới. `

-Page 16 of 107

Trang 17

5 Một số phương pháp đánh giá chất lượng bề mặt

1 Trạng thái hình học:

Có 2 nhóm phụ thuộc độ lớn của nhấp nhô và sai số

Nhóm I: Thường dùng cho các nguyên công trước nhiệt

luyệnThường sử dụng các dụng cụ đoNhóm II: Thường dùng cho các nguyên công sau nhệt

luyện (gia công tinh)

Thường sử dụng dụng cụ quang học, kính hiển

vi điện tử

2 Trạng thái cấu trúc lớp bề mặt

Thường sử dụng phương pháp phân tích chụp ảnh tổ chức tế vi

bằng kính hiển vi điện tử ⇒ Xác định cấu trúc tế vi, trạng thái pha.

Kiểm tra các khuyết tật thường dùng phương pháp phân tích

Rơnghen …

Ngoài ra còn phải xác định cấu trục màng trong trạng thái

động thông qua các đại lượng trung gian: Nhiệt độ tại

điểm tiếp xúc thực (dùng camera hồng ngoại để quan sát), điện thế… Page 17 of 107

Trang 18

Đ 2 Các thông số đặc trưng

Xác định đường nằm ngang song song với vùng profin đã cho ở dưới

đường chân nhấp nhô, các tung độ y1, y2, y3… của profin được đo trên

đường nằm ngang với các khoảng cách đều nhau Giá trị thu được chia thành 2 nhóm (nhóm trái và nhóm phải) Đường trung bình đi qua

1 Xác định đường trung bình của profin vùng khảo sát:

dựa vào nguyên tắc trung bình

Page 18 of 107

Trang 19

Đường đỉnh profin A1A2 là đường cách đều với đường trung bình và đi qua đỉnh cao nhất của profin với chiều dài khảo sát (mẫu) L

Đường chân của profin B1B2 là đường cách đều đường trung bình và

đi qua điểm thấp nhất của profin trong khoảng khảo sát L

Rmax: Độ cao lớn nhất của nhấp nhô (khoảng cách từ đường đỉnh đến

Rp: Khoảng cách từ đỉnh nhấp nhô tới đường trung bình

dx L

Trang 20

Rz: Độ sai lệch của nhấp nhô theo chiều cao được xác định theo 10

điểm:

)

| H

|

| H

| (

5

1 5

1

5 1

Hmax: Độ lệch lớn nhất của profin so với đường trung bình

Hmin: Độ lệch nhỏ nhất của profin so với đường trung bình

Profin bề mặt nhấp nhô

Ra Z

x L

Chân Profile khảo sát Chân Profile trung bình

Đỉnh Profile khảo sátĐỉnh Profile trung bình

0,1 0,2 0,3

L

Page 20 of 107

Trang 21

tm: Chiều dài tương đối của profin trên đường trung bình.

∑

=

5

1 mi

5

1 t

∆lmi - chiều dài mặt cắt của nhấp nhô trên đường trung bình

L - chiều dài khoảng khảo sát

Đường cong phân bốPage 21 of 107profin theo độ cao của nhấp nhô

Trang 22

Xây dựng đường cong phân bố trong hệ tọa độ tương đối (không phụ thuộc vào đơn vị)

Tỷ số của độ sâu thâm nhập và Rmax ⇒ ai/Rmax được thể hiện trên trục tung

Tỷ số Σ∆l/L được thể hiện ở trục hoành (tổng chiều dài của các

đỉnh nhấp nhô trên cùng một mức)

υ

υ bx

) R

a (

b A

A L

L t

max c

p p

∆Lp – Chiều dài profin ở mức p

Ap – Diện tích của các đỉnh nhấp nhô ở mức p,b,υ - Thông số của đường cong phân bố nhấp nhô bề mặt

Đối với tiếp xúc của hai bề mặt nhấp nhô thông số:

1 R

R t 2

;

) R

R ( t b

a

p m

1 1 max

2 1 2 max 1

max 2

1 2

1

R R

) R

R ( b b

K b

υ

υ υ

Page 22 of 107

Trang 23

định trong sổ tay Tribology.

υ

∆ max 1 /

b r

R

=

d

n r r

) 1 (

K

2 1

+ +

=

υ υ

Γ

υ Γ υ

Γ

rn rd

Page 23 of 107

Trang 24

Đ 3 Tiếp xúc ma sát của các bề mặt nhấp nhô

Đặc tính tiếp xúc trong lần đàu và lần kế tiếp là hoàn toàn khác nhau –

Dẻo ⇒ Đàn hồi

Đặc trưng hình học của bề mặt công nghệ và tính chất của bề mặt kim loại

nền xác định đặc tính của tiếp xúc ma sát trong quá trình chạy rà

Sau quá trình chạy rà ⇒ Tính chất và hình học bề mặt không thay đổi, ở

các đỉnh nhấp nhô, biến dạng đàn hồi chiếm ưu thế

Đặc điểm nổi bật của cặp ma sát ngoài là rời rạc của các điểm tiếp xúc

giữa hai bề mặt ,

Các thông số tiếp xúc thay đổi trong phạm vi rộng khi tải thay đổi

Đặc tính rời rạc được thể hiện ở 3 loại diện tích tiếp xúc: Aa, Ac, Ar

1 Diện tích tiếp xúc danh nghĩa: Aa

Tổng diện tích hình học của các diện tích tiếp xúc thực tế có thể xảy

ra Aa phụ thuộc vào hình dạng và kích thước của vật thể tiếp xúc

Bị giảm do sóng bề mặt và sai số hình dạng

Sơ đồ tiếp xúc của hai bề mặt ma sát

Page 24 of 107

Trang 25

2 Diện tích tiếp xúc vòng : Ac

Diện tích hình thành do biến dạng của các thể tích bề mặt cục bộ của vật thể (còn gọi là diện tích tiếp xúc vòng) Ac phụ thuộc vào:

Đặc tính nhấp nhô của bề mặt (chủ yếu là sóng của bề mặt)

Tải

Đặc trưng cho vùng ma sát và vùng mòn, thông thường:

Ac = (5 ữ 15)%Aa

3 Diện tích tiếp xúc thực: Ar

Tổng diện tích tiếp xúc thực tế tế vi của vật thể Ar (tạo thành

từ các đỉnh nhấp nhô rời rạc trong tiếp xúc)

Phụ thuộc vào tải và đặc tính nhấp nhô

Ar thường rất nhỏ, không quá (0,01ữ 0,1)% Aa

K h i

t

ă n

Page 25 of 107

Trang 26

4 Tiếp xúc của bề mặt trong quá trình ma sát

Tiếp xúc tĩnh: Lực ma sát tạo vùng đình trệ, nó hạn chế biến dạng

Tiếp xúc ma sát động: Ar tăng lên, biến dạng của bề mặt tăng lên ⇒

bề mặt linh động

Cân bằng động giữa phá hủy và phục hồi các màng oxit mỏng trên

bề mặt là đặc trưng của quá trình mòn bình thường

Tiếp xúc được thể hiện trong hai giai đoạn – bề mặt công nghệ, - bề mặt làm việc

Điều kiện của ma sát mòn bình thường:

Không có sự phá hủy kim loại gốc

Biến dạng dẻo và mòn chỉ xảy ra trên lớp thứ cấp (vật thể thứ 3) hình thành khi ma sát

Có cân bằng động của tất cả các quá trình nhằm ổn định việchình thành và phá hủy cấu trúc thứ cấp

Hay nói cách khác: Amàng/AaPage 26 of 107= const

Trang 27

Chương 2: Ma sát

Đ 1 Khái niệm cơ bản

1 Ma sát ngoài

MSN là quá trình tiêu hao năng lượng khi hai vật thể rắn có

chuyển động tương đối ở vùng tiếp xúc thực dưới tác động của tải trọng ngoài

Ma sát là quá trình rất phức tạp và phụ thuộc vào:

Biến đổi của các quá trình diễn ra trên Ar và lớp bề mặt hình

thành tại vùng tiếp xúc thực

Chất lượng của bề mặt khi tham gia ma sát

Điều kiện và môi trường ma sát

Chất lượng ma sát được đánh giá bằng lực ma sát

Lực ma sát là lực có xu hướng cản trở chuyển động tương đối

của các vật rắn, xuất hiện tại các điểm tiếp xúc thực, khi vật thể này chuyển động tương đối trên bề mặt vật thể khác

Lực ma sát khởi động là lực ma sát xuất hiện trong các dịch

chuyển ban đầu, còn được gọi là lực bám dính, xuất hiện trong các khớp ma sát trượt chuyển động không liên tục

Lực ma sát tĩnh là toàn bộ LMS tại thời điểm chuyển từ trạng

thái dịch chuyển ban đầu sang trạng thái trượt hoàn toàn

Lực ma sát động là LMS xuất hiện trong quá trình chuển động

tương đối ở vùng tiếp xúc

Page 27 of 107

Trang 29

2 đại l−ợng đặc tr−ng của ma sát:

Trong kỹ thuật sử dụng 3 đại l−ợng:

Hệ số ma sát: Tỷ số giữa lực ma sát và tải trọng pháp tuyến

f =Fms/N

pháp tuyến.

n n

t t

vd

mv mv

mv

mv f

1 2

Trang 30

Ma sát không có chất bôi trơn: Là ma sát của hai vật rắn trên bề

mặt không có điều kiện khẳng định rõ ràng chất bôi trơn hay bất

kỳ chất nào, đôi khi còn đ−ợc gọi là ma sát khô

Page 30 of 107

Trang 31

Ma sát giới hạn: Là ma sát của hai vật rắn có tồn tại giữa liên kết

của chúng một lớp chất bôi trơn cỡ phân tử đến 0,0001 mm, nó

có tính chất hoàn toàn khác với tính chất của toàn khối chất bôi trơn

Ma sát ướt: Là ma sát giữa hai bề mặt được phân tách bởi các lớp

chất lỏng có chuyển động tương đối với nhau, trong đó ứng suất tiếp tạo thành lực ma sát

Ma sát nửa ướt: Là ma sát có đồng thời cả ma sát ướt và ma sát

giới hạn

3 Căn cứ vào điều kiện làm việc

Ma sát bình thường: Là ma sát xuất hiện ở chế độ làm việc bình

thường (ổn định) Đặc trưng bởi sự cân bằng động giữa phá hủy

và phục hồi lớp màng oxít có tính bảo vệ trên bề mặt ma sát

Ma sát không bình thường: Là ma sát xuất hiện ở chế độ làm việc

không bình thường Nó thường được thể hiện ở nhiệt độ của cặp

ma sát Cân bằng động giữa phá hủy và phục hồi bị phá vỡ

4 Căn cứ theo động lực học tiếp xúc

Ma sát tĩnh xuất hiện trong quá trình dịch chuyển ban đầu, lực ma

sát ngăn cản biến dạng lớp bề mặt

Ma sát động xuất hiện trong quá trình chuyển động tương đối –

lực ma sát động sẽ thúc đẩy quá trình biến dạng trên lớp bề mặt

⇒ tăng Ar

Page 31 of 107

Trang 32

E – Năng lượng do kim loại hấp thụ

Công ma sát ngoài không bao giờ biến hoàn toàn thành nhiệt: A

> Q

Năng lượng hấp thụ không bao giờ bằng không: E≠ 0

E/A = f(p,v,c) Hàm năng lượng hấp thụ tương đối của bề mặt

ma sát phụ thuộc vào tính chất vật liệu và điều kiện ma sát

Page 32 of 107

Trang 33

Vì vậy: Có khả năng điều khiển quá trình ma sát bằng cách điều chỉnh

cân bằng năng lượng để có tỷ số E/A nhỏ nhất và ổn định

Lực ma sát là tổng của các lực thành phần được dùng để làm tiến triển các quá trình cơ lý hóa tất yếu, ứng với điều kiện tiếp xúc nhất định của các vật thể ma sát

Fms = F1+F2 +F3+F4 +….+ F8 + F9kbt + F9bt + F10

F1 – Lực ma sát trong các lớp thủy khí động,

F2 – Lực ma sát tựa thủy động – bán trượt (các lớp biên)

F3 – Lực cản trượt trong các lớp giới hạn

F4 – Lực tạo dải tiếp xúc trong lớp bề mặt rất mỏng

F5 – Lực tạo ra dao động đàn hồi trong các lớp dưới bề mặt

F6 – Lực làm biến dạng các thể tích bề mặt vĩ mô

F7 – Lực phá hủy các liên kết bám dính, khuyếch tán

F8 – Lực tương tác trường phân tử, trường Vandecvan, trường

bề mặt với các khuyết tật của cấu trúc phân tử

F9kbt – LựcLực phá hủy thể tích vĩ mô của kim loại

F9bt – Lực phá hủy khuyết tật tích lũy và các cấu trúc thứ cấp

F10 – Năng lượng bị khuyếch tán ra ngoài (phát xạ âm…)

F1 & F2 xảy ra khi bôi trơn thủy khí động,

F3 đến F9bt, F10 xảy ra trong quá trình ma sát bình thường

F6 đến F9kbt, F10 xảy ra trong quá trình ma sát không bình thường

Page 33 of 107

Trang 34

Quá trình ma sát bình thường và không bình thường tương ứng với các dạng liên kết khác nhau

Quá trình ma sát bình thường được đặc trưng bằng tính ổn định của hệ số ma sát và nó có giấ trị nhỏ nhất

3 Định luật thứ ba:

Ba trạng thái biến dạng – ứng suất

ứng với một tổ hợp các thông số (vật liệu, môi trường) nhất định có một vùng của thông số cơ học (p,v), trong đó tích phân của hàm năng lượng hấp thụ tương đối trên bề mặt ma sát lấy trong toàn thểtích bị biến dạng có giá trị cực tiểu

A

) v ( E

Kết luận: Ba định luật trên cho phép phân tích quá trình ma sát phức tạp và chỉ ra miền bình thường trong đó gần như toàn bộcông ma sát biến thành nhiệt

Sơ đồ vị trí các vùng ma sát bình

thường và không bình thường,

Ba trạng thái biến dạng, ứng suất

Page 34 of 107

Trang 35

4 Quy luËt mßn thùc nghiÖm:

§−êng cong Stribech: Phô thuéc cña hÖ sè ma s¸t vµo vËn tèc

vµ ¸p lùc

I - Ma s¸t kh«

II – Ma s¸t giíi h¹nIII – Ma s¸t −ít

ph¸ hñy – mßn kh«ng b×nh th−êng (trãc, cµo x−íc)

Page 35 of 107

Trang 36

Phụ thuộc của hệ số ma sát vào vận tốc trượt

I – Vùng ổn định – mòn

oxy hóa

II – Vùng chuyển tiếp –

không bình thường ứng với tróc loại I (V<Vth’)

III – Vùng không bình

thường – không bình thường ứng với tróc loại II(V>Vth’’)

Vth1 Vth2

Page 36 of 107

Trang 37

Đ 4 Bản chất của ma sát ngoài

# Bản chất ma sát ngoài rất phức tạp, là tổng hợp của các quá trình cơ lý

hóa… diễn ra đồng thời

# Ma sát ngoài diễn ra trong diện tích tiếp xúc rất nhỏ không quan sát

được trực tiếp

1 Biến dạng khi ma sát (đàn hồi hoặc dẻo)

Biến dạng – là phản ứng chóng lại tác dụng ngoại lực của các vật thểvật lý

Biến dạng – Là quá trình chủ yếu ảnh hưởng đến ma sát ngoài

Thay đổi diện tích tiếp xúc

Bám dính tĩnh: Sức cản chống tách ly ban đầu

Bám dính động: Sức cản chống tách ly ở các giai đoạn khác nhau

Lực bám dính là lực cản chuyển động tương đối của hai vật thểtheo phương vuông góc với bề mặt ma sát Lực phân tử và lực bám dính không sinh công

ả nh hưởng Fms, là nguyên nhân hình thành thành phần ma sát cơ học (Sự cản trở trượt của các lớp vì biến dạng trong ma sát trượt)

ng

Page 37 of 107

Trang 38

Khuyếch tán: là quá trình thâm nhập và phân tán các nguyên

tử, phân tử giữa các bề mặt tiếp xúc ma sát Hiện tượng này

được áp dụng trong phương pháp chuyển dịch chọn lọc

3 Phá hủy khi ma sát

Kết quả cuối cùng của quá trình ma sát là sự phá hủy bề mặt ma sát bởi sự bong tách hoặc cào xước tạo ra các phần tử mòn

Do biến dạng được lặp đi lặp lại nhiều lần

Do dính kết và khuyếch tán lặp đi lặp lại làm tăng thể tích các

phần tử chuyển dời

Lực ma sát Là tổng lực cản trở gây biến dạng bề mặt ma sát và lực liên kết giữa các phần tử trong liên kết bám dính, khuyếch tán, bong tách…

Fms = Fch + Fpt f = fpt + fch

Thành phần biến dạng thường nhỏ

Thành phần phân tử có tính chất quyết định

Điều này thể hiện rõ trong ma sát không chất bôi trơn:

Thường có trươt theo kiểu bước nhảy: rung khi khởi động, rít khi

phanh, rung khi dao tiện cắt…

Màng oxit và bụi có ảnh hưởng nhiều đến lực ma sát: lực ma

sát phân tử, diện tích tiếp xúc.Page 38 of 107

Trang 39

4 Ma sát khi bôi trơn giới hạn:

Bôi trơn giới hạn xảy ra khi bề mặt ma sát bị phân tách bởi một chất bôi trơn rất mỏng có chều dày cỡ phân tử đến 0,1àm, có tính chất hoàn toàn khác toàn khối chất bôi trơn

Page 39 of 107

Trang 40

A A

B B

Sơ đồ sự trượt của vật rắn khi bôi trơn giới hạn

A - Đoạn truyền tải trọng B - Đoạn tiếp xúc

Bôi trơn giới hạn với chất rắn:

Graphit,disulfit molipdel MoS2, sulfit bạc, chì xốp…

Tạo màng giới hạn có độ bền nén rất cao, độ bền cắt rất nhỏ

MoS2: Tương tự như G, dùng ở nhiệt độ thấp và trong chân không

ắ Khi có ẩm hệ số ma sát tăng do sự có mặt của lưu huỳnh

ắ ở nhiệt độ 5830C tạo thành các hạt rắn

Graphit: Có độ cứng ở phương vuông góc với mặt phẳng của các lớp trong mạng tinh thể xấp xỉ bằng kim cương,

độ bền ở các phương song song với các lớp rất nhỏ

ắ Hệ số ma sát f = 0,03 – 0,04

ắ Khi có ẩm và màng oxit kim loại sẽtăng cường độ bám dính vào kim loại

Cấu truc tinh thể Graphit

Page 40 of 107

Định dạng
Số trang	107
Dung lượng	17,72 MB