1.1 Общие сведения
Большинство машин (85 - 90%) выходит из строя по причине износа деталей. Затраты на ремонт и техническое обслуживание машин в несколько раз превышают ее стоимость: для автомобилей в 6 раз, для самолетов до 5 раз, для станков до 8 раз. Касаясь двигателей автомобилей, следует отметить, что за весь срок службы их ремонтируют до 5 раз. Ресурс двигателя после ремонта по сравнению с ресурсом нового двигателя составляет 30 - 50%. Число рабочих, занятых ремонтом двигателей, в несколько раз превышает число рабочих, изготовляющих двигатели. Материальные затраты на ремонт также во много раз превосходят затраты на изготовление нового двигателя. Интересны данные по распределению трудовых затрат на весь срок службы автомобиля: на изготовление - 1,4%, на техническое обслуживание - 45,4%, на текущий ремонт - 46%, на капитальный ремонт - 7,2%.
Повышенный износ деталей в сочленениях в одних случаях нарушает герметичность рабочего пространства машины (например, в поршневых машинах), в других - нарушает нормальный температурный режим смазки, в третьих - приводит к потери кинематической точности механизма. В результате изнашивания снижается мощность двигателей, увеличивается расход горючесмазочных материалов, падает производительность компрессоров, возникает возможность утечки ядовитых и взрывоопасных продуктов через сальники и уплотнения, понижаются тяговые качества и ухудшается управление у транспортных машин, уменьшается производительность, снижается точность и качество обработки изделий на металлорежущих станках.
Износ и повреждение поверхностей снижают сопротивление усталости деталей. Повышенные износы нарушают нормальное взаимодействие деталей в узлах, могут вызвать значительные дополнительные нагрузки, удары в сопряжениях и вибрации, стать причиной внезапных разрушений и недопустимого шума. В многозвенных механизмах даже небольшой износ отдельных элементов может суммироваться на ведомом звене и нарушать нормальное функционирование механизма. Причем, масса механизма или машины по мере износа уменьшается незначительно. Например, автомобильный двигатель средней мощности после полного износа имеет потерю массы не более 1% от исходной.
В последние годы стремительными темпами во всех развитых странах мира развивается триботехника, что в первую очередь связано с требованиям создания экономичных и долговечных машин, приборов и аппаратов, технологического оборудования и инструментов, а также с экологическими проблемами.
Триботехника - наука о контактном взаимодействии твёрдых тел при их относительном движении, охватывающая весь комплекс вопросов трения, изнашивания и смазки машин.
В последние годы в триботехнике получили развитие новые разделы - трибохимия, трибофизика и трибомеханика.
Трибохимия - изучает взаимодействие контактирующих поверхностей с химически активной средой. Она исследует проблемы коррозии при трении, химические основы избирательного переноса и воздействие на поверхность деталей химически активных веществ.
Трибофизика - изучает физические аспекты взаимодействия контактирующих поверхностей при их взаимном перемещении.
Трибомеханика - изучает механику взаимодействия контактирующих поверхностей при трении. Она рассматривает законы рассеяния энергии, импульсы, а также механическое подобие, релаксационные колебания при трении, реверсивное трение, уравнения гидродинамики и др.
Вопросы развития триботехники можно подразделить на следующие части, которые содержат самостоятельные этапы: учение о трении и изнашивании деталей машин; конструктивные решения вопросов трения и изнашивания; технологические методы повышения износостойкости деталей; эксплуатационные мероприятия по повышению долговечности машин.