ТРИБОЛО́ГИЯ

ТРИБОЛО́ГИЯ (от греч. τρίβω – те­реть и ...ло­гия), нау­ка о взаи­мо­дей­ст­вии со­пря­жён­ных по­верх­но­стей кон­так­ти­рую­щих тел, на­хо­дя­щих­ся в от­но­сит. дви­же­нии, а так­же о свя­зан­ных с этим явле­ни­ях и ме­то­дах ре­ше­ния прак­тич. за­дач. Т. ис­сле­ду­ет тре­ние внеш­нее, из­на­ши­ва­ние и смаз­ку кон­так­ти­рую­щих тел, на­грев и хи­мич. про­цес­сы в зо­не их кон­так­та, элек­трич. и аку­стич. яв­ле­ния, вы­зван­ные тре­ни­ем, и т. п. Ме­то­ды Т. на­шли при­ме­не­ние в ря­де об­лас­тей нау­ки и тех­ни­ки, где тре­бу­ет­ся обес­пече­ние ра­бо­то­спо­соб­но­сти уз­лов тре­ния (УТ) в тех­нич. аг­ре­га­тах и жи­вых ор­га­низ­мах. Тер­мин «Т.» при­нят в 1966 вза­мен при­ме­няе­мо­го ра­нее тер­ми­на «нау­ка о тре­нии».

Ста­нов­ле­ние и раз­ви­тие Т. свя­за­но с име­на­ми Г. Амон­то­на, ус­та­но­вив­ше­го в 1699 за­ко­ны внеш­не­го тре­ния, Ш. Ку­ло­на, ра­бо­ты ко­то­ро­го (1780–90) со­дер­жа­ли в за­ча­точ­ном со­стоя­нии все важ­ней­шие по­ло­же­ния совр. Т., Н. П. Пет­ро­ва и О. Рей­нольд­са, за­ло­жив­ших (1883 и 1886 со­от­вет­ст­вен­но) ос­но­вы тео­рии гид­ро­ди­на­мич. смаз­ки, рос. учё­но­го И. В. Кра­гель­ско­го, соз­дав­ше­го мо­ле­ку­ляр­но-ме­ха­нич. тео­рию тре­ния и тео­рию ус­та­ло­ст­но­го из­на­ши­ва­ния (1939) и др.

Совр. УТ мо­гут иметь как мак­ро-, так и на­но­раз­ме­ры, ра­бо­тать в разл. ус­ло­ви­ях – в кос­мич. ва­куу­ме, аг­рес­сив­ных сре­дах, при экс­тре­маль­но вы­со­ких и экс­тре­маль­но низ­ких темп-рах и/или ско­ро­стях, с ис­поль­зо­ва­ни­ем смаз­ки и без. Т. раз­ра­ба­ты­ва­ет оп­ти­маль­ные кон­ст­рук­ции УТ, рас­ши­ря­ет диа­па­зо­ны ус­ло­вий их ра­бо­то­спо­соб­но­сти, по­вы­ша­ет дол­говеч­ность их эле­мен­тов, обес­пе­чи­ва­ет энер­го- и ре­сур­сос­бе­ре­же­ние. Для ре­ше­ния этих за­дач про­во­дят экс­пе­рим. и тео­ре­тич. ис­сле­до­ва­ния ме­ха­низ­мов тре­ния и яв­ле­ний, с ним свя­зан­ных, раз­ви­ва­ют ме­то­до­ло­гию рас­чё­тов на тре­ние, из­нос и смаз­ку, ис­сле­ду­ют по­ве­де­ние ма­те­риа­лов эле­мен­тов УТ, раз­ра­ба­ты­ва­ют но­вые ма­те­риа­лы и по­кры­тия и ме­то­ды их мо­ди­фи­ци­ро­ва­ния с учё­том эво­лю­ции их ха­рак­те­ри­стик в про­цес­се экс­плуа­та­ции.

Осо­бую роль в этих ис­сле­до­ва­ни­ях и раз­ра­бот­ках иг­ра­ет три­бо­мет­рия – сис­те­ма ме­то­дов и средств из­ме­ре­ния сил тре­ния, из­но­са и фрик­ци­он­но­го ра­зо­гре­ва в про­цес­се три­бо­ло­гич. ис­пы­та­ний. Как пра­ви­ло, та­кие ис­пы­та­ния про­во­дят в 3 эта­па: ла­бо­ра­тор­ные (на об­раз­цах про­стой фор­мы для ис­сле­до­ва­ния три­бо­ло­гич. ха­рак­те­ри­стик ма­те­риа­лов), стен­до­вые (ис­пы­та­ние со­че­та­ний ре­аль­ных или мо­дель­ных де­та­лей и смаз­ки) и на­тур­ные (по спец. про­грам­мам ис­сле­ду­ют на­тур­ные объ­ек­ты с ре­аль­ны­ми пá­ра­ми тре­ния и/или ре­аль­ны­ми сма­зоч­ны­ми ма­те­риа­ла­ми) ис­пы­та­ния. Ме­то­ди­ки про­ве­де­ния ла­бо­ра­тор­ных и стен­до­вых ис­пы­та­ний вклю­ча­ют оцен­ку пре­дель­ных ус­ло­вий функ­цио­ни­ро­ва­ния мо­дель­но­го УТ по тем или иным кри­те­ри­ям (напр., по ве­ли­чи­не пре­дель­но до­пус­ти­мой на­груз­ки) и/или про­ве­де­ние ис­пы­та­ний при за­дан­ном ре­жи­ме тре­ния. Пе­ре­нос ре­зуль­та­тов ла­бо­ра­тор­ных или стен­до­вых ис­пы­та­ний на на­тур­ные объ­ек­ты осу­ще­ст­в­ля­ют с по­мо­щью мас­штаб­но­го ко­эф. пе­ре­хо­да от мо­де­ли к на­ту­ре.

Про­гресс в Т. на ру­бе­же 20–21 вв. свя­зан гл. обр. с ус­пе­ха­ми в раз­ра­бот­ке эф­фек­тив­ных ма­те­риа­лов (напр., ком­по­зи­ци­он­ных) для УТ, дос­ти­же­ния­ми на­нот­ри­бо­ло­гии (Т. на­но­объ­ек­тов, сфор­ми­ро­вав­шей­ся как след­ст­вие раз­ви­тия на­но­тех­но­ло­гий) и по­яв­ле­ни­ем но­во­го клас­са ис­сле­дуе­мых сис­тем. Соз­да­ние спец. ин­ст­ру­мен­тов (атом­но-си­ло­вой и фрик­ци­он­но-си­ло­вой мик­ро­ско­пы, на­но­три­бо­мет­ры, на­но­те­сте­ры и др.) в со­че­та­нии с ком­пь­ю­тер­ным мо­де­ли­ро­ва­ни­ем по­зво­ли­ло, на­ря­ду с ре­ше­ни­ем спе­ци­фич. за­дач на­нот­ри­бо­ло­гии, сде­лать про­рыв в совр. пред­став­ле­ни­ях о три­бо­ло­гич. про­цес­сах.

При­клад­ная Т. (три­бо­тех­ни­ка) осу­ще­ст­в­ля­ет про­ек­ти­ро­ва­ние, из­го­тов­ле­ние и экс­плуа­та­цию УТ ма­шин и ме­ха­низ­мов, три­бо­ди­аг­но­сти­ка – кон­троль уров­ня ра­бо­то­спо­соб­но­сти УТ ра­бо­таю­щих ма­шин и ме­ха­низ­мов. Ис­поль­зо­ва­ние дос­ти­же­ний Т. по­зво­ли­ло по­вы­сить дол­го­веч­ность УТ ма­шин и ме­ха­низ­мов, умень­шить за­тра­ты энер­гии на их функ­цио­ни­ро­ва­ние, рас­ши­рить пре­де­лы их ра­бо­то­спо­соб­но­сти по на­груз­кам и темп-рам и сни­зить по­те­ри от тре­ния и со­пут­ст­вую­ще­го ему из­но­са в пром-сти. Так, по дан­ным на 2015, эко­но­мия от ис­поль­зо­ва­ния дос­ти­же­ний Т. толь­ко для Ки­тая со­став­ля­ет 41,5 млрд. долл. в год. Боль­шое зна­че­ние име­ют раз­ра­бот­ки Т., на­прав­лен­ные на соз­да­ние про­те­зов ор­га­нов че­ло­ве­ка, а так­же ра­бо­ты, свя­зан­ные с за­ме­ной эко­ло­ги­че­ски вред­ных ма­те­риа­лов (напр., тор­моз­ных на­кла­док, со­дер­жа­щих ас­бест) и борь­бой с др. эко­ло­ги­че­ски вред­ны­ми яв­ле­ния­ми. Воз­мож­но­сти Т. ис­поль­зу­ют да­же для оцен­ки ве­ро­ят­но­сти сдви­га тек­то­нич. плит на их сты­ках при про­гно­зи­ро­ва­нии зем­ле­тря­се­ний.

Ве­ду­щие н.-и. цен­тры РФ, про­во­дя­щие ис­сле­до­ва­ния в об­лас­ти Т., – Ин-т ма­ши­но­ве­де­ния РАН, Ин-т про­блем ме­ха­ни­ки РАН, Ин-т фи­зи­ки проч­но­сти и ма­те­риа­ло­ве­де­ния СО РАН и др. Ре­зуль­та­ты ис­сле­до­ва­ний и раз­ра­бо­ток в об­лас­ти Т. пуб­ли­ку­ют­ся в жур­на­лах «Тре­ние и из­нос» (с 1980), «Тре­ние и смаз­ка в ма­ши­нах и ме­ха­низ­мах» (с 2005), «Про­бле­мы ма­ши­но­строе­ния и на­дёж­но­сти ма­шин» (с 1965) и др.