background image

 

Rodzaje tarcia 

 
1.Statyczne (spoczynkowe) 
2.Kinetyczne: 
 

a. toczne, 

 

b. ślizgowe: 

 

 

- wewnętrzne, 

 

 

- zewnętrzne, 

 

c. ślizgowo-toczne: 

 

 

- wewnętrzne, 

 

 

- zewnętrzne. 

 
Tarcie zachodzi w ciałach stałych, cieczach i gazach.  
Ocenia się, że do 40% całkowitej ilości energii wytwarzanej na świecie 
energii elektrycznej jest rozpraszane w wyniku tarcia. 
W USA procesy zużycia pochłaniają ponad 5% PKB (720 mld USD).  
 
 

Tarcie – rodzaje  

Rafał Talar 

Eksploatacja - 

background image

Tarcie  suche  (technicznie  i  fizycznie)  występuje  podczas  kontaktu 
wzajemnie  poruszających  się  powierzchni  bez  pośrednictwa  środków 

smarujących.   

 

Środkiem smarującym są nie tyko oleje; także gazy, produkty korozji, 
i  inne  związki  chemiczne  połączone  (fizycznie  lub  chemicznie)  z 

powierzchniami trącymi. 

 

 

  

 

Brak smarowania – tarcie suche 

Rafał Talar 

Eksploatacja - 

background image

 

Skąd się bierze tarcie ? 

 

Mechanizmy zużywania 

Rafał Talar 

Eksploatacja - 

background image

 

Tarcie zewnętrzne zachodzi na styku wierzchołków najwyższych 

nierówności 

 

Wierzchołki nierówności będące w „statycznym kontakcie” ulegają 

postępującym odkształceniom sprężystym i plastycznym, aż do 

chwili w której rzeczywista powierzchnia styku jest wystarczająca do 

przeniesienia obciążenia 

 

Powierzchnia rzeczywistego styku nie zależy od liczby punktów styku i 

kształtu nierówności. 

 

Wartości nacisku w strefie styku są charakterystyczne dla pary trącej.   

 

Mechanizmy zużywania 

Rafał Talar 

Eksploatacja - 

W przypadku ciał wykonanych z tworzyw sztucznych np. guma mechanizm jest inny 

background image

 

Tarcie niemetali 

 

Podczas styku polimerów lub styku polimer –metal występuje 

tworzenie złączy adhezyjnych podobnie jak w ciałach metalicznych. 

 

Materiały polimerowe odkształcają się lepkosprężyście. 

 

Odkształcenie nie jest proporcjonalne do wartości nacisku i 

dodatkowo może być zmienne w czasie. 

 
 

Mechanizmy zużywania 

Rafał Talar 

Eksploatacja - 

81 

background image

Tarcie w systemach technicznych: 

 

F(t)=μ(t)N   →  μ(t) ≠ const 

 

 

 

F(t) = f(N,t,A,T,v,…) 

Ft – siła tarcia, N – obciążenie, t- czas, A- powierzchnia,  

T- temperatura, v-prędkość 

 

Siły i procesy tarciowe zmieniają się z upływem czasu 

pracy eksploatowanego obiektu. Zmiany te mogą mieć 

charakter krótkookresowy ( np.: okres rozruchu), i 

długookresowy (np.: zużycie, starzenie). 

Mechanizmy zużywania 

Rafał Talar 

Eksploatacja - 

background image

Smarowanie – zamiana tarcia zewnętrznego w tarcie wewnętrzne 

(graniczne, płynne, mieszane) 

Mechanizmy zużywania 

Rafał Talar 

Eksploatacja - 

background image

Smarowanie 

graniczne 

ma 

miejsce 

przeważnie 

podczas 

wzajemnego    przemieszczania  się  powierzchni  z  niskimi 

prędkościami. 

 
 

Powierzchnie  trące  rozdzielane  są  przez  warstwy  graniczne  środka 

smarującego o zwiększonej lepkości. 

 

Niska  temperatura  nie  powoduje  desorpcji  cząsteczek  środka 

smarującego z powierzchni trących.  

  

Dominuje umiarkowane zużycie ścierne.   

 

W  przypadku  występowania  „dużych”  nacisków  lub  „wysokiej” 
temperatury  może  dochodzić  do  aktywacji  zużywania  adhezyjnego 

(zacierania).    

 

 

Smarowanie graniczne 

Rafał Talar 

Eksploatacja - 

background image

Smarowanie  graniczne  w  obecności  olejów  z  dodatkami 

przeciwzatarciowymi:   

 

Powierzchnie  trące  rozdzielane  są  przez  warstwy  trwale  na  nich 
utworzone  w  wyniku  reakcji  chemicznych  (chemisorbcja)  dodatków 

do olejów. 

 

  

Prawdopodobnie  jest  to  reakcja  polimeryzacji  łańcuchów 
węglowodorów w obecności startych tlenków żelaza (czysta fizycznie 

powierzchnia metalu jest katalizatorem). 

 

 

Dodatkową  amorficzną  nierozpuszczalną  w  oleju  warstwę 
rozdzielającą  tworzą  przeciwzatarciowe  dodatki  do  oleju 
zawierające  cynk  oraz  warstwy  korozyjne  wytworzone  przez 
działanie siarki pochodzącej z dodatków do olejów 

Smarowanie graniczne 

Rafał Talar 

Eksploatacja - 

background image

Smarowanie płynne prowadzi do separacji powierzchni współpracujących 
a tarcie wewnętrzne zachodzi w cieczy smarującej. 
 
Rodzaje smarowania płynnego: 
 - Hydrodynamiczne w tym (Elastohydrodynamiczne). 
 - Gazodynamiczne. 
 - Hydrostatyczne. 
 - Gazostatyczne. 
 
Występują układy hybrydowe Hydrostatyczne + Hydrodynamicze (np.: 
wały korbowe).  
 
 

Smarowanie płynne 

Rafał Talar 

Eksploatacja - 

background image

Smarowanie płynne prowadzi do separacji powierzchni trących a tarcie 

wewnętrzne zachodzi w cieczy smarującej. 

 

 

Zachodzi tylko w przypadku wzajemnego ruchu powierzchni z prędkością 
powyżej  0,5m/s,  w  obecności  dostatecznej  ilości  cieczy  smarującej. 

(również w łożyskach porowatych) 

 

 

 

Charakteryzuje się niskimi wartościami współczynnika tarcia przeważnie 

poniżej 0,01.   

 

W  dużym  stopniu  ogranicza  zużycie  ścierne  i  adhezyjne  na  zimno.   

 

Może  zachodzić  w  węzłach  konforemnych  i  niekonforemnych  z  ruchem 

obrotowym i postępowym. 

 

 

    

 

Smarowanie płynne - hydrodynamiczne 

Rafał Talar 

Eksploatacja - 

background image

Grubość filmu olejowego zwiększa się wraz z lepkością oleju 

 

prędkością względną  v a maleje wraz ze wzrostem nacisku P .   
 
 

Smarowanie płynne - hydrodynamiczne 

Rafał Talar 

Eksploatacja - 

srednie

R

P

v

f

h

2

)

(

background image

Głównym ograniczeniem smarowania hydrodynamicznego jest prędkość 
względna. 
  
Zbyt mała prędkość względna prowadzi do zaniku smarującego filmu 
olejowego i zatarcia węzła kinematycznego (lub nadmiernego ścierania). 
 
Zbyt duża prędkość względna prowadzi przeważnie do przegrzania środka 
smarującego i w efekcie do zatarcia węzła kinematycznego. 
  
   
 
 

Smarowanie płynne - hydrodynamiczne 

Rafał Talar 

Eksploatacja - 

background image

Smarowanie  elastohydrodynamiczne  (EHL)  zachodzi  przeważnie  w 
węzłach  niekonforemnych  w  obecności dużych  nacisków  jednostkowych. 
Pod  wpływem  dużego  nacisku  powierzchnie  stanowiące  parę  ślizgową 
odkształcają się sprężyście. Odkształcenie sprężyste powoduje obniżenie 
wartości  nacisku  jednostkowego  i  umożliwia  powstanie  smarującego 

filmu olejowego dla określonej wartości prędkości względnej v

  

   
 

Grubość filmu olejowego zawiera się w granicach od 0,1μm do 400 μm, 
wartość współczynnik tarcia wynosi średnio 0,2 .  

Smarowanie płynne - hydrodynamiczne 

Rafał Talar 

Eksploatacja - 

background image

Węzły 

kinematyczne 

których 

zachodzi 

smarowanie 

elastohydrodynamiczne  narażone  są  na  zużycie  zmęczeniowe  (pitting) 
zatarcie  (zużycie  adhezyjne),  w  mniejszym  stopniu  na  ścieranie. 

 

W  czasie  smarowania  EHL  olej  ulega  szybkiej  miejscowej  degradacji 
względu  na  miejscowe  występowanie  dużych  prędkości,  temperatury, 

ciśnienia.   

   

   
 

 

Smarowanie płynne - hydrodynamiczne 

Rafał Talar 

Eksploatacja - 

background image

Smarowanie  w  większości  węzłów  kinematycznych  (przekładnie  zębate, 
łożyska, ..)   podlega więcej niż jednemu mechanizmowi. Często dwa lub 
więcej  mechanizmów  jest  aktywnych  jednocześnie.  W  takim  przypadku 
zachodzi 

smarowanie  mieszane

.  Jednocześnie  mogą  przebiegać 

procesy  tarcia  suchego  i  granicznego  lub  płynnego  i  granicznego.  

 

Procesy  tarciowe  mogą  płynnie  lub  skokowo  przechodzić  jeden  w  drugi 
podczas  zmieniających  się  w  czasie  warunków  eksploatacji  obiektu 
(rozruch,  bieg  stabilny,  przeciążenia  mechaniczne  i  termiczne, 

degradacja środków smarowych). 

 

 

Do  zainicjowania  tarcia  mieszanego  może  dojść  np.:  w  przypadku 
obecności zanieczyszczeń o znacznych rozmiarach. 

Smarowanie mieszane 

Rafał Talar 

Eksploatacja -