«утверждаю» Первый проректор по учебной работе

Скачать 171.35 Kb.

Название	«утверждаю» Первый проректор по учебной работе
Дата публикации	16.10.2014
Размер	171.35 Kb.
Тип	Документы

100-bal.ru > Физика > Документы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
НЕФТИ И ГАЗА имени И. М. ГУБКИНА

		«УТВЕРЖДАЮ»
		Первый проректор по учебной работе __________________В.Н. Кошелев «_____» ________________ 2012 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

дисциплины

основы ТЕОРИИ ТРЕНИЯ И ИЗНАШИВАНИЯ

Направление подготовки дипломированного специалиста

150200 – Машиностроительные технологии и оборудование

Специальность

150205 – Оборудование и технология повышения износостойкости и восстановления деталей машин и оборудования

Москва 2012 г.

Цели и задачи дисциплины.

Усвоение студентами знаний по основам теории трения и изнашивания с подготовки к профессиональной деятельности в области проектирования, изготовления и эксплуатации узлов трения

Задачи дисциплины:

Ознакомить студентов с основными положениями теории трения и изнашивания;
Обучить студентов применять расчеты на трение и изнашивание деталей узлов трения;
Ознакомить студентов с методами борьбы с износом деталей машин и оборудования.

2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины.

Знать строение твердых тел и их поверхностей.
Уметь определять физико-механические характеристики поверхностных слоев деталей.
Уметь определять макро- и микрогеометрические параметры поверхностных слоев деталей машин.
Знать основы теории взаимодействия твердых тел при трении.
Знать основы теории изнашивания и отличительные особенности различных видов изнашивания.
Уметь проводить расчеты на трение и изнашивание деталей узлов трения.
Знать и уметь использовать современные методы борьбы с износом деталей.

3. Объем дисциплины и виды учебной работы.

Вид учебной работы	Всего часов	Семестры
Вид учебной работы	Всего часов	6	7
Общая трудоемкость дисциплины	170
Аудиторные занятия	122	68	54
Лекции	70	34	36
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные работы (TIP)	52	34	18
и (или) другие виды аудиторных занятий
Самостоятельная работа	48	18	30
Курсовой проект (работа)	10		10
Расчетно-графические работы
Реферат
и (или) другие виды самостоятельной работы	38	18	20
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)		Диф. зачет	КР Экзамен

4. Содержание дисциплины

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий

№ п/п	Раздел дисциплины	Лекции	пз (или С)	ЛР
1	Физико-химические и механические свойства поверхностных слоев твердых тел.	*		*
2	Строение твердых тел	*
3	Геометрические свойства поверхностных слоев	*		*
4	Контактирование твердых тел; предварительное смещение	*
5	Механизм внешнего трения; виды и механизмы изнашивания твердых тел	*		*
6	Расчеты на трение и изнашивание	*
7	Методы борьбы с износом.	*

4.2. Содержание разделов дисциплины.

4.2.1. Лекции

1. Физико-химические и механические свойства поверхностных слов твердых тел.

Строение твердого тела. Межатомные взаимодействия. Ковалентная, ионная, металлическая, водородная и координационная связи. Межмолекулярные взаимодействия. Аморфная и кристаллическая структуры. Типы кристаллических решеток и их параметры. Дефекты строения реальных твердых тел. Вакансии. Вектор Бюргерса. Дислокации краевые, винтовые. Зависимость прочности кристаллов от концентрации дефектов. Теоретическая и практическая прочности.

2. Строение поверхности твердого тела. Поверхностная энергия. Адгезия, физическая адсорбция и хемосорбция, абсорбция, диффузия. Поверхностно-активные вещества. Эффект Ребиндера. Структура поверхностных слоев твердого тела.

3. Геометрические свойства поверхностных слоев.

Поминальный профиль поверхности. Макроотклонения от номинального профиля, волнистость, шероховатость, субмикрошероховатость. Причины образования микро- и макроотклонений от номинального профиля. Профиль поверхности. Геометрические характеристики волнистости и шероховатости. Базовая длина профиля поверхности. Форма микронеровностей. Профилограмма поверхности. Среднеарифметическая, среднеквадратическая и максимальная высота микронеровностей. Распределение вершин микронеровностей по высоте. Параметры кривой опорной поверхности. Сферическая модель шероховатой поверхности и ее обоснование.

4. Контактирование твердых тел.

4.1. Номинальная, контурная и фактическая площади касания. Экспериментальные методы определения фактической площади касания. Сближение между поверхностями твердых тел. Зависимость фактической площади касания от сближения. Экспериментальные методы определения сближения.

4.2. Вычисление фактической площади касания при упругих и пластических деформациях в зонах касания микронеровностей. Ненасыщенный и насыщенный контакты. Зависимость фактической площади касания от контурного давления, шероховатости и механических свойств материала. Экспериментальные методы определения параметров шероховатости поверхности.

4.3. Площади фактического касания при скольжении. Контактные явления при сдвиге твердых тел. Соотношения между площадями касания в статике и при скольжении. Сближение между поверхностями твердых тел в статике и при скольжении.

4.4. Предварительное смещение объемное и контактное. Расчет предварительного смещения при упругих и пластических деформациях в зонах касания микронеровностей. Зависимость контактного предварительного смещения от сближения между поверхностями твердых тел. Влияние на контактное предварительное смещение шероховатости поверхностей трения, физико-механических свойств поверхностных слоев взаимодействующих тел.

5. Механизмы внешнего трения твердых тел; виды и механизмы изнашивания твердых тел.

5.1. Трение сухое, граничное, гидродинамическое. Понятие внешнего трения твердых тел. Сила трения и коэффициент трения. Трение покоя и трение скольжения. Определение силы трения при упругих и пластических деформациях в зонах касания микронеровностей.

5.2. Коэффициенты трения покоя и скольжения. Определение коэффициента внешнего трения при упругих деформациях в зонах касания микронеровностей в условиях ненасыщенного и насыщенного контактов. Зависимость коэффициента внешнего трения при упругом контакте от сближения между поверхностями. Влияние контурного давления, шероховатости поверхностей, механических характеристик и физико-химического состояния поверхностей взаимодействующих твердых тел на коэффициент внешнего трения. Равновесная шероховатость. Минимально возможные коэффициенты трения.

5.3. Определение коэффициента внешнего трения при пластических деформациях в зонах касания микронеровностей. Зависимости коэффициента внешнего трения от контурного давления, шероховатости поверхностей, механических характеристик и физико-химического состояния поверхностей трения. Соотношение между деформационной и молекулярной составляющими коэффициента трения. Границы внешнего трения.

5.4. Основы взаимодействия поверхностей твердых тел в условиях наложения напряженно-деформированных состояний соседних контурных зон. Изменение напряжений в зонах касания микронеровностей от сближения между поверхностями.

5.5. Экспериментальное определение фрикционных параметров. Экспериментальное определение коэффициента гистерезисных потерь. Примеры вычисления коэффициентов трения в типовых подвижных сопряжениях машин.

Трение качения. Коэффициент трения качения, коэффициент сопротивления качению. Адгезионный и деформационный эффекты при качении. Проскальзывание при качении. Дифференциальное проскальзывание. Проскальзывание в подшипниках качения разных типов.

5.6. Пластическая деформация идеальных кристаллов. Напряжение пластической деформации. Трансляционное скольжение и двойникование. Дефекты строения твердых тел различных масштабов. Объемные и поверхностные дефекты. Движение дислокации и пластическая деформация реальных кристаллов.

5.7. Плотность дислокации. Деформационное упрочнение поликристаллов. Диаграмма деформационного упрочнения. Текстурирование металлов при деформации. Влияние температуры, напряжения, гидростатического давления, скорости деформации и поверхностных пленок на деформационное упрочнение.

5.8. Механизм разрушения твердых тел. Разрушение идеальных кристаллов. Напряжение разрушения. Разрушение реальных кристаллов. Зарождение и развитие хрупких трещин. Теория Гриффитса. Влияние поверхностной энергии, упругой деформации и приложенных сил на развитие трещин. Коэффициент интенсивности напряжений.

5.9. Трещины скольжения. Динамика распространения трещин скольжения, докритическое и закритическое развитие трещин. Взаимодействие трещин скольжения разных масштабов. Скачкообразное движение поверхностей на микроуровне. Колебания при трении. Влияние жесткости машин на процесс движения трещин. Классификация трещин скольжения.

5.10. Самоорганизация структуры поверхностного слоя при упругих деформациях. Силовой критерий самоорганизации. Влияние частиц разрушения на движение трещин. Влияние пластических деформаций на формирование поверхностного слоя. Морфология поверхностей трения.

5.11. Классификация видов изнашивания. Классификационные признаки. Классификация по кинематическому признаку. Классификация по служебным признакам. Классификация по характеру отделения частиц износа. Классификация по виду нарушения фрикционных связей. Классификация по характеру протекающих на поверхностях трения процессов.

5.12. Теория усталостного изнашивания. Характеристики единичной фрикционной связи. Изменение строения и структуры поверхностных слоев твердого тела в процессе трения. Механизм фрикционного усталостного разрушения поверхностных слоев, количество циклов нагружения, необходимое для образования частицы износа. Основное уравнение износа при упругом и пластическом контакте. Влияние коэффициента трения, нагрузки и прочности материала на интенсивность изнашивания.

5.13. Энергетическая теория изнашивания. Теория Фляйшера. Основные уравнения изнашивания. Связь между энергетической и усталостной теориями изнашивания.

5.14. Усталостное изнашивание. Области проявления в технике. Условия проявления. Механизм образования осповидных повреждений в опорах качения. Развитие подповерхностных трещин. Особенности разрушения поверхностей при трении скольжения. Предел контактной выносливости. Топография изношенных поверхностей. Основные закономерности: влияние нагрузки, коэффициента трения, наличия смазочного материала на контактную выносливость. Влияние среды на процесс уста- постного изнашивания. Поверхностно-активные вещества. Эффект Ребиндера. Коррозионно-активные вещества. Адсорбционно-коррозионное усталостное изнашивание.

5.15. Трещинообразование на поверхностях трения. Условия возникновения трещин термического происхождения. Термические остаточные напряжения. Области проявления в технике. Структурные и фазовые превращения в поверхностных слоях при высоких температурах. Растрескивание поверхностей при перенаклепе. Методы уменьшения трещинообразования.

5.16. Абразивное изнашивание. Виды абразивного изнашивания: при трении по закрепленному абразиву, при трении по абразивной прослойке, при трении по абразивной массе. Области проявления в технике. Механизм образования частиц износа при взаимодействии абразивной частицы с поверхностью. Влияние нагрузки, размера и формы абразивных частиц, свойств материала и абразива на интенсивность изнашивания. Влияние среды. Изнашивание при ударе по абразиву. Особенности механизма разрушения поверхности. Основные закономерности: влияние энергии удара, скорости соударения, свойств материала на интенсивность изнашивания. Особенности изнашивания при ударе в гидроабразивной среде. Топография изношенной поверхности.

5.17. Гидроабразивное (газоабразивное) изнашивание. Области проявления в технике, механизм взаимодействия абразивных частиц с поверхностью материала. Топография изношенной поверхности. Влияние угла атаки, скорости частиц, их размеров и формы на интенсивность изнашивания. Влияние скорости абразивных частиц на зависимость интенсивности изнашивания от угла атаки.

5.18. Гидроэрозионное (газоэрозионное) изнашивание. Области проявления в технике. Механизм взаимодействия потока жидкости (газа) с поверхностью материала. Распределение напряжений в поверхностных слоях материала при воздействии струи жидкости (газа) и отдельных капель жидкости. Топография изношенной поверхности. Влияние шероховатости поверхности, скорости потока, свойств материала и температуры на интенсивность изнашивания.

5.19. Кавитационное изнашивание. Области проявления в технике. Механизм образования газовых пузырьков в жидкости и взаимодействия их с поверхностью материала. Топография изношенной поверхности. Условия возникновения кавитации. Влияние шероховатости поверхности, механических свойств материала и физико-химических свойств жидкости на интенсивность изнашивания.

5.20. Коррозионно-механическое изнашивание. Области проявления в технике. Механическая и коррозионная составляющие интенсивности изнашивания. Химические и электрохимические реакции. Взаимное влияние механического и химического воздействия на поверхность материала. Экспериментальное определение коррозионной составляющей интенсивности изнашивания. Топография изношенной поверхности. Окислительное изнашивание. Свойства окисных пленок.

5.21. Водородное изнашивание. Механизм разрушения поверхностного слоя металла. Водородное изнашивание диспергированием и разрушением. Области проявления в технике. Зависимость микротвердости металла, интенсивности изнашивания и предельной нагрузки заедания от времени на-водороживания поверхности. Биографический водород в металлах. Методы предупреждения водородного изнашивания.

5.22. Изнашивание при фреттинге. Области проявления в технике. Микросмещения в неподвижных соединениях деталей машин и механизмов. Особенности разрушения поверхностей трения при малых относительных смещениях. Топография изношенной поверхности. Влияние нагрузки, температуры, влажности, шероховатости поверхности, свойств материала и наличия смазочного материала на интенсивность изнашивания. Особенности фреттинг-коррозии. Методы уменьшения повреждений при фреттинге.

5.23. Изнашивание при заедании. Явление схватывания при трении. Схватывание в тихоходных и высокоскоростных механизмах. Схватывание в неподвижных сопряжениях. Схватывание при обработке металлов резанием и давлением. Виды повреждений поверхностей при схватывании. Топография изношенной поверхности. Предельная нагрузка заедания. Совместимость материалов пар трения.

6. Расчеты на трение и изнашивание

Основная расчетная схема для определения интенсивности изнашивания. Характеристики изнашивания: линейная, объемная, весовая и энергетическая интенсивность изнашивания; скорость изнашивания. Основные зависимости для оценки интенсивности изнашивания. Определение интенсивности изнашивания поверхностей трения в условиях, отличных от основной расчетной схемы.

7. Методы борьбы с износом.

Конструктивные и технологические методы борьбы с износом деталей машин. Методы снижения износа в процессе эксплуатации деталей машин и оборудования.

Практические (семинарские) занятия

Практических занятий учебным планом не предусмотрено.

Примерная тематика курсовых проектов (работ)

Радиальные подшипники скольжения, работающие при граничном трении.
Радиальные подшипники скольжения, работающие при жидкостном трении.
Упорные подшипники скольжения, работающие при граничном трении.
Упорные подшипники скольжения, работающие при жидкостном трении.
Полимерные подшипники скольжения.
Эластомерные подшипники скольжения.
Фрикционные тормоза.
Фрикционные муфты (сцепления).
Радиальные манжетные уплотнения.
Торцевые уплотнения.
Сальниковые уплотнения.
Клапанные уплотнения.
Уплотнения арматуры с шаровым затвором.
Трение и изнашивание автомобильных шин.
Клапаны буровых насосов.
Уплотнения поршня бурового насоса.
Повышение износостойкости деталей машин методами лазерной обработки.
Шкивы талевой системы буровой установки.
Замки бурильных труб.
Клапаны погружных штанговых насосов.
Колеса центробежных погружных насосов.
Подшипники скольжения центробежных насосных агрегатов ЦНС-180.
Разгрузочное устройство центробежного насоса ЦНС-180-1422.
Уплотнения вала центробежного насоса ЦНС-180-1422.

5. Перечень лабораторных работ

№ п/п	№ раздела дисциплины	Наименование лабораторных работ
1	1	Определение контактного модуля упругости материала.
2	3	Определение параметров шероховатости поверхности методом профилографирования.
3	5	Определение молекулярной составляющей силы трения.
4	5	0пределение фрикционных констант.
5	5	Определение основных характеристик изнашивания при лабораторных испытаниях.
6	5	0пределение (момента силы трения) силы трения и температуры при трибологических испытаниях.
7	5	Изучение влияния скорости скольжения на коэффициент трения и температуру.
8	5	Определение предельной нагрузки заедания.
9	5	Определение влияния нормальной нагрузки на контактную выносливость при качении.

6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины.

6.1. Рекомендуемая литература.

а) основная литература:

1. Пенкин Н.С., Пенкин А.Н., Сербин В.М. Основы трибологии и триботехники: учебное пособие. – 2-е изд., стер. – М.: Машиностроение, 2011. – 208 с.

2. Основы трибологии (трение, износ и смазка): Учебник для технических вузов. 2-е изд. перераб. и доп. / А.В. Чичинадзе, Э.Д. Браун, Н.А. Буше и др.; Под общ. ред. А.В. Чичинадзе:.- М.: «Машиностроение», 2001.- 664 с.

3. Сорокин Г.М. Трибология сталей и сплавов: Учебник для вузов.- М.: «ОАО Издательство Недра», 2000.- 317 с.

4. Гаркунов Д.Н. Триботехника (износ и безызносность): Учебник.- 4-е изд., перераб. и доп.- М.: «Издательство МСХА», 2001.- 616 с.
б) дополнительная литература:

1. Михин Н.М., Гантимиров Б.М., Кожаев А.Ю., Логинов А.Р. и др. Сборник лабораторных работ по курсу «Основы теории трения и изнашивания».- М.: МИНГ, 1991.- 133 с.

2. Гаркунов Д.Н. Триботехника (конструирование, изготовление и эксплуатация): Учебник.- 5-е изд., перераб. и доп.- М.: «Издательство МСХА», 2002.- 632 с.

3. Червяков И.Б., Левин С.М., Нестеров Н.Б. Сборник практических и лабораторных работ по курсу «Основы теории трения и изнашивания».- М.: ГАНГ, 1992.- 60 с.
6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины.

Обучающие, контролирующие и расчетные компьютерные программы, диафильмы, кино- и телефильмы – по усмотрению кафедр.
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины.

Лаборатория трения: Микротвердомер ПМТ-3, профилограф-профилометр «Калибр-201» (или др.), прибор для определения контактного модуля упругости ПВШ-1М, прибор для определения фактической площади контакта ПФК-3, одношариковый трибометр ОТ-1.

Триботехническая лаборатория: Машины трения МИ-1М, СМЦ-2, УМТ-1, УМТ «Унитриб», ЧШМ, «Setta-Shell», «Plint».

8. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины.

Разрабатываются самостоятельно кафедрами.
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированного специалиста 150200 «Машиностроительные технологии и оборудование», специальности 150205 «Оборудование и технология повышение износостойкости и восстановления деталей машин и аппаратов».

Программу составил доцент кафедры трибологии и технологии ремонта НГО, к.т.н.:			Б.М. Гантимиров
Зав. кафедрой трибологии и технологий ремонта НГО, профессор, д.т.н.			О.Ю. Елагина
Председатель УМК			Б.М. Гантимиров
Начальник УМУ, профессор			А.Д. Макаров

Добавить документ в свой блог или на сайт