Кривая Стрибека - Stribeck curve

В Кривая Стрибека является фундаментальной концепцией в области трибология. Это показывает, что трение в контактах с жидкостной смазкой нелинейная зависимость от контактной нагрузки, вязкости смазочного материала и скорости уноса смазочного материала. Открытие и лежащие в основе исследования обычно приписывают Ричард Стрибек[1][2][3] и Мэйо Д. Херси[4][5], изучавший трение в подшипниках скольжения железнодорожных вагонов в первой половине 20 века; однако другие исследователи раньше приходили к аналогичным выводам.

Концепция

Схема кривой Штрибека(Число Херси по горизонтальной оси, Коэффициент трения по вертикали) 1. Граничная смазка 2. Смешанная смазка 3. Гидродинамическая смазка

Для контакта двух жидкость -смазанные поверхности кривая Штрибека показывает взаимосвязь между так называемыми Число Херси, безразмерный параметр смазки и коэффициент трения. Число Херси определяется как:

куда η динамичный вязкость жидкости, N скорость жидкости и п - нормальная нагрузка на длину трибологического контакта. Исходная формула Херси использует скорость вращения (оборотов в единицу времени) для N и нагрузка на площадь проекции (т.е. произведение длины радиального подшипника и диаметра) для п. Таким образом, для заданной вязкости и нагрузки кривая Стрибека показывает, как трение изменяется с увеличением скорости. Основываясь на типичной прогрессии кривой Штрибека (см. Справа), три режимы смазки можно идентифицировать.

  1. Граничная смазка
    • Твердые поверхности вступают в прямой контакт, нагрузка поддерживается в основном поверхностью неровности, высоко трение
  2. Смешанная смазка
    • Контакт с неровностями, нагрузка поддерживается как неровностями, так и жидкостью смазка.
  3. Гидродинамическая смазка
    • Контакт с незначительной неровностью, нагрузка поддерживается в основном гидродинамическим давлением.

История

Типичная кривая Штрибека, полученная Мартенсом[6]

Ричард Стрибек исследование проводилось в Берлин в Королевском прусском институте технических испытаний (MPA, ныне BAM), и его результаты были представлены 5 декабря 1901 года во время публичного заседания железнодорожного общества и опубликованы 6 сентября 1902 года. Подобная работа была ранее проведена около 1885 года Адольф Мартенс в том же институте,[6] а также в середине 1870-х гг. Роберт Генри Терстон[7][8] на Технологический институт Стивенса в США Причина, по которой форма кривой трения для поверхностей с жидкой смазкой позже была приписана Стрибеку - хотя и Терстон, и Мартенс достигли своих результатов значительно раньше - может быть в том, что Стрибек опубликовал свои выводы в наиболее важном техническом журнале Германии. время, Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI, журнал немецких инженеров-механиков). Мартенс опубликовал свои результаты в официальном журнале Королевского прусского института технических испытаний, который теперь стал BAM. Журнал VDI предоставил широкий доступ к данным Стрибека, а более поздние коллеги рационализировали результаты в трех классических режимах трения. У Терстона не было экспериментальных средств для записи непрерывного графика коэффициента трения, он измерял его только в отдельных точках. Это может быть причиной того, что минимальный коэффициент трения для смазываемых жидкостью опорный подшипник не был им открыт, но продемонстрирован графиками Мартенса и Стрибека.

Графики, построенные Мартенсом, показывают коэффициент трения как функцию давления, скорости или температуры (т. Е. Вязкости), но не как их комбинацию с числом Херси. Шмидт[9] пытается сделать это, используя данные Мартена. Характерные минимумы кривых соответствуют очень низким числам Херси в диапазоне 0,00005-0,00015.

Рекомендации

  1. ^ Stribeck, R. (1901), Kugellager für trustbige Belastungen (Шариковые подшипники для любых напряжений), Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure 45.
  2. ^ Stribeck, R. (1902), Die wesentlichen Eigenschaften der Gleit- und Rollenlager (Характеристики подшипников скольжения и качения), Zeit. des VDI 46.
  3. ^ Джейкобсон, Бо (ноябрь 2003 г.). «Мемориальная лекция Стрибека». Tribology International. 36 (11): 781–789. Дои:10.1016 / S0301-679X (03) 00094-X.
  4. ^ Херси, М. Д. (1914), Законы смазки подшипников с горизонтальной шейкой, J. Wash. Acad. Sci., 4, 542-552.
  5. ^ Биография Мэйо Д. Херси
  6. ^ а б Войдт, Матиас; Вэше, Рольф (12 мая 2010 г.). «История кривой Штрибека и шарикоподшипниковых сталей: роль Адольфа Мартенса». Носить. 268 (11): 1542–1546. Дои:10.1016 / j.wear.2010.02.015.
  7. ^ Роберт Х. Терстон, Трение и смазка - Определение законов и коэффициентов трения с помощью новых методов и с помощью новой аппаратуры, Trübner and Co., Ludgate Hill, London, 1879
  8. ^ Роберт Х. Терстон, Трактат о трении и потерянной работе в машинах и столярных изделиях, Wiley, New York, 1894, 5-е издание
  9. ^ Шмидт, Тео (21 декабря 2019 г.). «Кривые Стрибека» (PDF). Электронный журнал Human Power. 11 (27).