Трибометрия
Трибоме'три'я (от греч. tríbos — трение и …метрия ), методы измерения силы или коэффициента трения внешнего , порога внешнего трения и величины износа трущихся поверхностей. Трибометрические измерения делятся на два вида: лабораторные, при которых производится оценка сил трения и износостойкости материалов в тех или иных условиях, и натурные, когда производится оценка целиком данного узла трения.
В лабораторных испытаниях пользуются образцами, реализующими точечный или линейный контакт, например шар по плоскости, два перекрещенных цилиндра, трущиеся по образующей, а также образцы, имеющие малые площади контакта: шар по сферической лунке, пальчик торцом по диску, два цилиндра, трущиеся торцами, и др. На этих образцах удаётся получать значение удельной силы трения и удельного износа, так сказать соответствующих величин, отнесённых к единице фактического контакта. Пользуясь полученными характеристиками, можно вычислить силу трения и износ для любого размера поверхности. Для измерения силы трения обычно пользуются датчиками, содержащими упругие элементы. Оценка пар трения предусматривает получение ряда последовательных значений сил трения и износа, при постепенно утяжеляющемся режиме трения, то есть при увеличении скорости или нагрузки, которые оказывают различное влияние. Нагрузка увеличивает число фрикционных связей, не меняя их качества, и приводит к изменению объёмного нагрева, скорость же, увеличивая температуру в единичной фрикционной связи, приводит к качественным изменениям во фрикционном контакте и изменяет градиент температуры по глубине. Кривые фрикционной теплостойкости, то есть зависимость коэффициента трения и интенсивности износа от температуры (рис. ), — наиболее важные характеристики пары трения; их получают при торцевом трении двух кольцевых цилиндрических образцов при постоянной нагрузке со ступенчато увеличивающейся скоростью, что обеспечивает ступенчатое изменение температуры. Замер температур производится термопарой, заделанной в один из образцов. Интенсивность износа оценивается безразмерным отношением толщины изношенного слоя к пройденному пути.
Оценку порога внешнего трения производят, доводя данную пару до задира — резкого повышения силы трения и повреждения поверхностей трения при плавном изменении скорости или нагрузки. Перенос результатов лабораторных испытаний на реальные пары трения производят с учётом соотношений подобия теории .
Измерение силы трения в реальных машинах производят различными методами, например с помощью замера потребляемой мощности на холостом режиме работы, применением датчиков, замеряющих величину момента или силы трения по углу закручивания вала, и др. Косвенным, но очень удобным средством оценки трения является замер температур узла трения, позволяющий с помощью пересчёта судить о силе трения. Коэффициент сопротивления перекатыванию определяется посредством тяговых динамометров.
Лит.: Чичинадзе А. В., Расчёт и исследование внешнего трения при торможении, М., 1967.
И. В. Крагельский.
Кривая фрикционной теплостойкости для пары: полимерная композиция — сталь при давлении 150×104 н /м 2 .
Трибониа'н (Tribonianos) (год рождения неизвестен — умер около 545), византийский юрист, занимавший высокие государственные посты при императоре Юстиниане. В 528—534 руководил кодификационными работами по составлению Свода цивильного права (Кодификация Юстиниана ).
Трибоэлектрическая дефектоскопия
Трибоэлектри'ческая дефектоскопи'я , метод дефектоскопии , основанный на определении электродвижущей силы, возникающей при трении разнородных материалов (см. Трибоэлектричество ). Измеряя эдс для эталона и контролируемого изделия, можно определить марку материала изделия (отличие в их химических составах), например при сортировке некоторых типов проката. Метод широкого распространения не получил.
Трибоэлектри'чество (от греч. tríbos — трение), явление возникновения электрических зарядов при трении. Наблюдается при взаимном трении двух диэлектриков , полупроводников или металлов различного химического состава или одинакового состава, но разной плотности, при трении металлов о диэлектрики, при трении двух одинаковых диэлектриков, при трении жидких диэлектриков друг о друга или о поверхность твёрдых тел и др. При этом электризуются оба тела; их заряды одинаковы по величине и противоположны по знаку.
Т. характеризуется рядом закономерностей. При трении двух химически одинаковых тел положительные заряды получает более плотное из них. Металлы при трении о диэлектрик электризуются как положительно, так и отрицательно. При трении 2 диэлектриков положительно заряжается диэлектрик с большей диэлектрической проницаемостью e. Тела можно расположить в трибоэлектрические ряды, в которых предыдущее тело электризуется положительно, а последующее — отрицательно [ряд Фарадея: (+) мех, фланель, слоновая кость, перья, горный хрусталь, флинтглас, бумажная ткань, шёлк, дерево, металлы, сера (—)]. Для диэлектриков, расположенных в трибоэлектрический ряд, наблюдается убывание твёрдости [ряд Гезехуса: (+) алмаз (твёрдость 10), топаз (8), горный хрусталь (7), гладкое стекло (5), слюда (3), кальцит (3), сера (2), воск (1) (—)]. Для металлов характерно возрастание твёрдости. У жидких диэлектриков положительный заряд приобретает вещество с большей e или поверхностным натяжением.
Электризация трущихся тел тем больше, чем больше их поверхность. Пыль, скользящая по поверхности тела, из которого она образовалась (мрамор, стекло, снежная пыль), электризуется отрицательно. При просеивании порошков через сито они заряжаются. Так, порошки из серы и сурика, просеянные отдельно, заряжаются отрицательно, вместе — зарядами различного знака (сера — отрицательно, сурик — положительно) за счёт трения между частицами. При разбрызгивании жидкостей, например при ударе о твёрдую или жидкую поверхность, наблюдается электризация как жидкости, так и окружающего газа, причём знаки зарядов зависят от рода газа. Электризация наблюдается также при прохождении газов через жидкости. Т. осложняется наличием плёнок влаги на поверхности и загрязнением поверхности.
Т. у твёрдых тел объясняется переходом носителей тока при трении от одного тела к другому. В случае двух металлов, двух полупроводников или металла и полупроводника Т. обусловлен переходом электронов от вещества с меньшей работой выхода к веществу с большей (см. Контактная разность потенциалов ). При контакте металла с диэлектриком Т. возникает за счёт перехода электронов из металла в диэлектрик и перехода ионов того или иного знака из диэлектрика на поверхность металла. При трении двух диэлектриков Т. обусловлено диффузией электронов и ионов. Существенную роль может играть также разное нагревание тел при трении, что вызывает переход носителей тока с локальных неоднородностей более нагретой поверхности («истинное» Т.). При трении двух диэлектриков, отличающихся только плотностью, из более плотного вещества будет диффундировать больше электронов и оно зарядится положительно; при контакте двух разных диэлектриков из вещества с большей e будет переходить больше электронов. Причиной Т. может служить также механическое удаление отдельных участков поверхности пьезоэлектриков (см. Пьезоэлектричество ). Т. жидкостей связано с появлением двойных электрических слоев на поверхностях раздела двух жидких сред или на границах жидкость — твёрдое тело. При трении жидкостей о металлы в процессах течения или разбрызгивания при ударе Т. возникает за счёт электролитического разделения зарядов на границе металл — жидкость (см. Электролиз ). Электризация при трении двух жидких диэлектриков — следствие существования двойных электрических слоев на поверхности раздела жидкостей с разными e; жидкость с большей e заряжается положительно, а с меньшей e — отрицательно (правило Коэна). Разрушением двойных электрических слоев на границе жидкость — газ объясняется Т. при разбрызгивании жидкостей вследствие удара о поверхность твёрдого диэлектрика или о поверхность жидкости (электризация в водопадах). Т. приводит к нежелательному накоплению электрических зарядов в диэлектриках, например в синтетической ткани, в бумаге (в полиграфии) и др. Его устраняют заземлением металлических деталей, ионизацией воздуха, применением электрических разрядников, увеличением проводимости диэлектриков.
