chubathong12
Tài xế O-H
SỰ THAY ĐỔI TÌNH TRẠNG KỸ THUẬT TRONG QUÁ TRÌNH KHAI THÁC MÁY XÂY DỰNG
A. Ma sát trong chi tiết MXD
I. Khái niệm về ma sát
- Ma sát là hiện tượng chống lại sự dịch chuyển tương đối giữa hai bề mặt ma sát trong vùng tiếp xúc theo phương tiếp tuyến có kèm theo tản nhiệt. Lực chống lại sự dịch chuyển tương đối giữa hai vật trong quá trình ma sát được gọi là lực ma sát.Công sinh ra để thắng lực ma sát trên quãng đường dịch chuyển giữa hai vật gọi là công ma sát. Công ma sát phụ thuộc vào kết cấu các chi tiết, vào vật liệu và trạng thái tiếp xúc giữa hai bề mặt ma sát.
Dựa vào đặc điểm chuyển động chia ra : ma sát tĩnh, ma sát động. Ma sát tĩnh xuất hiện khi hai vật sắp có chuyển dịch tương đối, còn ma sát động là ma sát của hai vật có chuyển dịch tương đối với nhau.
- Phụ thuộc vào các dấu hiệu động học chuyển động tương đối giữa các vật tiếp xúc, ma sát động chia thành :
+ Ma sát trượt : là ma sát động mà tại các điểm tiếp xúc, vận tốc của các vật thể tiếp xúc khác nhau
+ Ma sát lăn : là ma sát động của hai vật cứng tiếp xúc, tại các điểm tiếp xúc vận tốc của chúng như nhau cả về giá trị và hướng
+ Ma sát lăn trượt : là ma sát động của hai vật thể tiếp xúc, đồng thời tồn tại cả ma sát lăn và ma sát trượt
- Phụ thuộc vào sự tồn tại của vật liệu bôi trơn, ma sát động còn chia ra :
+ Ma sát khô : Là ma sát của hai vật thể cứng mà trên bề mặt tiếp xúc của chúng không có bất kỳ một loại vật liệu bôi trơn nào. Hai bề mặt được tiếp xúc với nhau nhờ sự tiếp xúc của các mấp mô tế vi, ở vùng tiếp xúc tồn tại liên kết phân tử.
+ Ma sát giới hạn : là ma sát của hai vật cứng tồn tại khi bề mặt tiếp xúc của chúng có lớp vật liệu bôi trơn, nhưng không ngăn cách được hoàn toàn hai bề mặt tiếp xúc.
+ Ma sát ướt : Là ma sát của hai vật cứng tồn tại khi bề mặt tiếp xúc của chúng được ngăn cách hoàn toàn nhờ lớp dầu bôi trơn. Lực ma sát giữa hai vật là lực cản trong của lớp dầu bôi trơn
II. Một số Giả thiết và cơ sở lý thuyết giải thích hiện tượng ma sát ngoài
1. Lý thuyết cơ học của ma sát :
Là lý thuyết ra đời sớm nhất, theo lý thuyết này, ma sát như một quá trình cơ học. Do tiếp xúc trên các nhấp nhô tế vi của các vật tiếp xúc, khi có sự dịch chuyển tương đối, giữa chúng đã xảy ra liên kết cơ học, chuyển vị các nhấp nhô, biến dạng, kết quả xuất hiện ma sát (hình a)
Năm 1748, Culông nhà vật lý người Pháp đã xây dựng lý thuyết cơ học của ma sát như sau : Lực ma sát tỷ lệ thuận với lực pháp tuyến, không phụ thuộc vào kích thước bề mặt tiếp xúc và vận tốc trượt tương đối của chúng, chỉ phụ thuộc vào tính chất của vật liệu bề mặt tiếp xúc và trạng thái tương tác giữa chúng.
Giá trị của lực ma sát trượt khô có thể được xác định như sau :
F1 = f1 N + A
Trong đó :
f1 - hệ số ma sát trượt
N - lực pháp tuyến
A - phản ánh lực dính kết bề mặt tiếp xúc, không phụ thuộc vào lực pháp tuyến. Thực tế bề mặt ma sát được gia công tốt nên A rất nhỏ coi như bằng không.
Giá trị của lực ma sát lăn khô được Culông xây dựng như sau :
F2 = f2N/ R
Trong đó :
F2 - lực cản lăn
f2 - hệ số ma sát lăn
N - lực pháp tuyến
R - bán kính
Lý thuyết cơ học thuần tuý ma sát không thể giải thích được nguyên nhân tăng đột ngột lực ma sát ở bề mặt tiếp xúc rất nhẵn, hay tại sao lực ma sát không tăng liên tục khi tăng liên tục áp lực. Một mặt do nhược điểm của lý thuyết Culông, mặt khác do khoa học về cấu trúc kim loại nói riêng và vật liệu học nói chung được phát triển đã làm cơ sở để xuất hiện lý thuyết phân tử ma sát vào năm 1900
2. Lý thuyết phân tử ma sát.
Lý thuyết này đã giải thích rằng hiện tượng ma sát là do lực tương tác giữa các phân tử xuất hiện giữa các bề mặt tiếp xúc (hình b). Giá trị của lực được xác định như sau :
F = f1St(P0 + P)
Trong đó :
F - lực ma sát phân tử (N)
St - diện tích tiếp xúc thực tế (m2)
P0 - lực tương tác phân tử riêng (N/ m2)
P - lực tương tác pháp tuyến riêng (N/ m2), P = N/ St, ở đây N là lực pháp tuyến.
Từ công thức trên cho thấy rằng lực tương tác phân tử ảnh hưởng càng lớn tới quá trình ma sát khi bề mặt ma sát càng nhẵn. Lý thuyết phân tử về ma sát vẫn không thể giải thích được đầy đủ tại sao lực ma sát càng tăng khi tăng độ nhám bề mặt tiếp xúc ; tại sao hệ số ma sát tăng ở giai đoạn đầu và giảm dần khi tốc độ trượt tăng … Bởi vậy năm 1946 một số nhà khoa học của Liên Xô cũ đưa ra lý thuyết cơ - phân tử về ma sát.
3. Lý thuyết cơ - phân tử về ma sát
Thuyết này phát biểu rằng : ma sát xuất hiện do đồng thời có sự tương tác cơ học và phân tử của các bề mặt ma sát. Tương tác cơ học chỉ tồn tại ở vùng rất nhỏ chiếm 0,0001 – 0,0002 diện tích tiếp xúc, diện tích tiếp xúc còn lại xảy ra mối tương tác phân tử (hình c). Để giải thích sâu và đầy đủ các hiện tượng xảy ra trên bề mặt ma sát khi có chuyển động tương đối, vào khoảng năm 1952 đã xuất hiện lý thuyết năng lượng về ma sát
4. Lý thuyết năng lượng về ma sát.
Theo lý thuyết này thì bản chất của ma sát là các quá trình chuyển biến năng lượng. Lý thuyết năng lượng về ma sát và mài mòn dựa trên các hiện tượng lý - hoá và các hiệu ứng kèm theo, xuất hiện khi có chuyển động tương đối giữa các bề mặt ma sát.
A. Ma sát trong chi tiết MXD
I. Khái niệm về ma sát
- Ma sát là hiện tượng chống lại sự dịch chuyển tương đối giữa hai bề mặt ma sát trong vùng tiếp xúc theo phương tiếp tuyến có kèm theo tản nhiệt. Lực chống lại sự dịch chuyển tương đối giữa hai vật trong quá trình ma sát được gọi là lực ma sát.Công sinh ra để thắng lực ma sát trên quãng đường dịch chuyển giữa hai vật gọi là công ma sát. Công ma sát phụ thuộc vào kết cấu các chi tiết, vào vật liệu và trạng thái tiếp xúc giữa hai bề mặt ma sát.
Dựa vào đặc điểm chuyển động chia ra : ma sát tĩnh, ma sát động. Ma sát tĩnh xuất hiện khi hai vật sắp có chuyển dịch tương đối, còn ma sát động là ma sát của hai vật có chuyển dịch tương đối với nhau.
- Phụ thuộc vào các dấu hiệu động học chuyển động tương đối giữa các vật tiếp xúc, ma sát động chia thành :
+ Ma sát trượt : là ma sát động mà tại các điểm tiếp xúc, vận tốc của các vật thể tiếp xúc khác nhau
+ Ma sát lăn : là ma sát động của hai vật cứng tiếp xúc, tại các điểm tiếp xúc vận tốc của chúng như nhau cả về giá trị và hướng
+ Ma sát lăn trượt : là ma sát động của hai vật thể tiếp xúc, đồng thời tồn tại cả ma sát lăn và ma sát trượt
- Phụ thuộc vào sự tồn tại của vật liệu bôi trơn, ma sát động còn chia ra :
+ Ma sát khô : Là ma sát của hai vật thể cứng mà trên bề mặt tiếp xúc của chúng không có bất kỳ một loại vật liệu bôi trơn nào. Hai bề mặt được tiếp xúc với nhau nhờ sự tiếp xúc của các mấp mô tế vi, ở vùng tiếp xúc tồn tại liên kết phân tử.
+ Ma sát giới hạn : là ma sát của hai vật cứng tồn tại khi bề mặt tiếp xúc của chúng có lớp vật liệu bôi trơn, nhưng không ngăn cách được hoàn toàn hai bề mặt tiếp xúc.
+ Ma sát ướt : Là ma sát của hai vật cứng tồn tại khi bề mặt tiếp xúc của chúng được ngăn cách hoàn toàn nhờ lớp dầu bôi trơn. Lực ma sát giữa hai vật là lực cản trong của lớp dầu bôi trơn
II. Một số Giả thiết và cơ sở lý thuyết giải thích hiện tượng ma sát ngoài
1. Lý thuyết cơ học của ma sát :
Là lý thuyết ra đời sớm nhất, theo lý thuyết này, ma sát như một quá trình cơ học. Do tiếp xúc trên các nhấp nhô tế vi của các vật tiếp xúc, khi có sự dịch chuyển tương đối, giữa chúng đã xảy ra liên kết cơ học, chuyển vị các nhấp nhô, biến dạng, kết quả xuất hiện ma sát (hình a)
Năm 1748, Culông nhà vật lý người Pháp đã xây dựng lý thuyết cơ học của ma sát như sau : Lực ma sát tỷ lệ thuận với lực pháp tuyến, không phụ thuộc vào kích thước bề mặt tiếp xúc và vận tốc trượt tương đối của chúng, chỉ phụ thuộc vào tính chất của vật liệu bề mặt tiếp xúc và trạng thái tương tác giữa chúng.
Giá trị của lực ma sát trượt khô có thể được xác định như sau :
F1 = f1 N + A
Trong đó :
f1 - hệ số ma sát trượt
N - lực pháp tuyến
A - phản ánh lực dính kết bề mặt tiếp xúc, không phụ thuộc vào lực pháp tuyến. Thực tế bề mặt ma sát được gia công tốt nên A rất nhỏ coi như bằng không.
Giá trị của lực ma sát lăn khô được Culông xây dựng như sau :
F2 = f2N/ R
Trong đó :
F2 - lực cản lăn
f2 - hệ số ma sát lăn
N - lực pháp tuyến
R - bán kính
Lý thuyết cơ học thuần tuý ma sát không thể giải thích được nguyên nhân tăng đột ngột lực ma sát ở bề mặt tiếp xúc rất nhẵn, hay tại sao lực ma sát không tăng liên tục khi tăng liên tục áp lực. Một mặt do nhược điểm của lý thuyết Culông, mặt khác do khoa học về cấu trúc kim loại nói riêng và vật liệu học nói chung được phát triển đã làm cơ sở để xuất hiện lý thuyết phân tử ma sát vào năm 1900
2. Lý thuyết phân tử ma sát.
Lý thuyết này đã giải thích rằng hiện tượng ma sát là do lực tương tác giữa các phân tử xuất hiện giữa các bề mặt tiếp xúc (hình b). Giá trị của lực được xác định như sau :
F = f1St(P0 + P)
Trong đó :
F - lực ma sát phân tử (N)
St - diện tích tiếp xúc thực tế (m2)
P0 - lực tương tác phân tử riêng (N/ m2)
P - lực tương tác pháp tuyến riêng (N/ m2), P = N/ St, ở đây N là lực pháp tuyến.
Từ công thức trên cho thấy rằng lực tương tác phân tử ảnh hưởng càng lớn tới quá trình ma sát khi bề mặt ma sát càng nhẵn. Lý thuyết phân tử về ma sát vẫn không thể giải thích được đầy đủ tại sao lực ma sát càng tăng khi tăng độ nhám bề mặt tiếp xúc ; tại sao hệ số ma sát tăng ở giai đoạn đầu và giảm dần khi tốc độ trượt tăng … Bởi vậy năm 1946 một số nhà khoa học của Liên Xô cũ đưa ra lý thuyết cơ - phân tử về ma sát.
3. Lý thuyết cơ - phân tử về ma sát
Thuyết này phát biểu rằng : ma sát xuất hiện do đồng thời có sự tương tác cơ học và phân tử của các bề mặt ma sát. Tương tác cơ học chỉ tồn tại ở vùng rất nhỏ chiếm 0,0001 – 0,0002 diện tích tiếp xúc, diện tích tiếp xúc còn lại xảy ra mối tương tác phân tử (hình c). Để giải thích sâu và đầy đủ các hiện tượng xảy ra trên bề mặt ma sát khi có chuyển động tương đối, vào khoảng năm 1952 đã xuất hiện lý thuyết năng lượng về ma sát
4. Lý thuyết năng lượng về ma sát.
Theo lý thuyết này thì bản chất của ma sát là các quá trình chuyển biến năng lượng. Lý thuyết năng lượng về ma sát và mài mòn dựa trên các hiện tượng lý - hoá và các hiệu ứng kèm theo, xuất hiện khi có chuyển động tương đối giữa các bề mặt ma sát.
