Реферат: Триботехника
Проблема единства терминов и определений в триботехнике
В обширной и многоплановой области триботехники многие основные понятия не так четко определены, как в других науках. Даже самые основные концепции в триботехнике неоднозначны. Как область прикладных наук, триботехника объясняется выражением «единое из множества». Поскольку в триботехнике используются понятия многих других областей техники, триботехническая терминология также слагается из терминологий этих областей. Это приводит к возникновению проблем в общении и многозначности в определениях.
Можно с большей уверенностью ожидать стандартизации трибологической терминологии в лабораторных условиях, чем на практике. В исследованиях очень важна точность определений, так как данное исследование из прочих в конкретной области знаний часто выделяют лишь небольшие детали, кроме того, лабораторные исследования в целом более строго поставлены. Сложность реальных триботехнических ситуаций обусловила и появление комбинированных, или гибридных, терминов для описания изнашивания. Но некоторые области триботехники все же находятся в лучшем положении.
Развитие в описании и трактовке терминов становится все более необходимым, поскольку возрастает количество данных, аккумулируемых в компьютерных базах данных. Когда-нибудь будет возможен поиск по различным базам данных с использованием одних и тех же ключевых слов для получения ценных сравнительных данных. Пока это время еще не наступило, а поскольку число независимых баз данных растет, растет и проблема общей терминологии.
Огромное количество трибологических терминов в мире необходимо стандартизировать как в повседневном пользовании, так и в книгах, журналах, стандартах, словарях. Отсутствие согласия даже по основным терминам приводит к ошибкам в общении и передаче информации, а также создает массу проблем при техническом переводе на иностранные языки. Многие термины сложились в повседневной практике, но часть их не сформулирована однозначно и осложняет взаимодействие между различными организациями. Улучшить положение можно за счет повышения качества образования ученых и инженеров, приходящих в трибологию, но терминология в обучении также должна быть четкой и стандартной. Важным вкладом в решение проблемы может стать выпуск международного словаря, но при этом надо учесть изменения в языке и в значениях слов, происходящие со временем. Можно отметить, что терминология в трибологии, как и в других областях знаний, - это набор инструментов, обеспечивающих понимание и общение, причем объем этого набора постоянно растет.
Проблема подготовки инженерных кадров по триботехнике
Многими учеными-триботехниками подтверждена необходимость широкой популяризации достижений триботехники, глубокого изучения ее разделов, взаимной информации и обмена опытом. Во многих вопросах требуется активное участие специалистов, и именно специалистов по триботехнике.
В России научные кадры по триботехнике готовят во многих городах. Однако инженерные кадры по триботехнике выпускаются лишь в некоторых университетах. Учитывая важность подготовки специалистов по триботехнике, Госкомитет СССР по науке и технике еще в 1976 году рекомендовал Министерству высшего и среднего специального образования СССР совместно с заинтересованными министерствами и ведомствами обеспечить:
- на специальных факультетах подготовку кадров (из числа лиц, имеющих соответствующее высшее образование и стаж практической работы) по проблемам повышения износостойкости машин и оборудования;
- организовать в системе повышения квалификации специалистов, работающих в различных отраслях промышленности, чтение лекций по проблемам износостойкости машин и оборудования для соответствующих служб предприятий.
Помимо подготовки инженерных кадров по триботехнике, необходимо организовать подготовку специалистов среднего звена.[5] Для этого следует создать среднее учебное заведение по изучению вопросов триботехники, в том числе и новейших разработок. Эти вопросы должны быть в центре внимания при проведении учебы с инженерно-техническими работниками в производственных объединениях, комбинатах, заводах и фабриках. Для этого нужно создать хорошие кинофильмы, наглядные пособия, издать учебные пособия.
Вопросы подготовки кадров по триботехнике необходимо решать незамедлительно. Это окажет серьезное влияние на качество будущих машин, их долговечность, на экономию топлива и смазочных материалов, черных и дефицитных цветных металлов.
Проблемы компьютерной трибологии
Будучи междисциплинарной наукой, трибология требует применения системных моделей, информационных систем по разным разделам трибологии, трансляторов, соединяющих эти разделы, экспертных систем для проектирования и диагностики. Имеется необходимость более эффективного использования информации, получаемой при исследовании трибологических процессов. Диагностические системы в значительной мере сами базируются на слиянии компьютерных технологий и знании механизмов трибологических процессов.
Компьютеры позволяют производить моделирование трибологических процессов. Модель сложной трибосистемы также требует для своего создания и использования специфического «компьютерного мышления», так как представляет собой программный комплекс. Опыт создания моделей сложных трибосистем позволил сделать ряд выводов, выявить недостатки и сформулировать направления дальнейшего развития.
Свое дальнейшее развитие получила и компьютерная технология проектирования узлов трения. На этапе анализа здесь предлагается использовать интерпретаторы – экспертные системы. На этапе синтеза используются гибридные экспертные системы, которые содержат модели работы узла, базы знаний по данным разделам и систему правил. Фактически, требуется продолжить работу по информационным системам в области трибологии на новом уровне развития аппаратных, программных средств и систем коммуникации с учетом имеющегося опыта и проделанной работы специалистов. Большое значение в трибологии имеет также теледиагностика, причем задачей компьютерной трибологии здесь является содержательная часть создания системы.
Компьютеры являются также и неотъемлемой частью системы экспериментальных трибологических исследований в современных испытательных установках. Задача компьютеров состоит в контроле и управлении режимом эксперимента, регистрации измеряемых параметров, обработке результатов. Задачей, относящейся к области компьютерной трибологии, является поиск режимов, при которых реализуются заданные свойства трибосистемы, что достигается встраиванием в управление испытательной системой программы моделирования исследуемого процесса, ряд параметров которой задается из эксперимента, а также заданием критериев поиска. Для реализации этой идеи в масштабах отрасли предстоит проделать большую работу.
При моделировании, компьютерном эксперименте, в системах диагностики и мониторинга имеется общая проблема интерпретации результатов. Как известно, визуализация информации позволяет интенсифицировать процесс познания человека, подключив интуитивные способности исследователя. Это достигается с помощью специальных средств компьютерной графики. Применение технологии виртуально-интуитивного извлечения информации позволит при моделировании и эксперименте более эффективно выявлять новые трибологические эффекты и явления.
Проблемы экономики и триботехники
Работа узлов трения машин, оборудования и транспортных средств осуществляется на всех этапах создания общественного продукта. Триботехнические характеристики узлов трения наравне с конструкцией машин, качеством их изготовления, режимом эксплуатации и другими аспектами оказывают существенное влияние на многие экономические (и экологические) показатели работы машин, механизмов и технологического оборудования. Большинство машин (85-90%) выходит из строя по причине износа деталей. Расходы на ремонт машин оборудования и транспортных средств составляют в нашей стране десятки миллиардов рублей в год. При развитии промышленности эта цифра естественно увеличивается. Затраты на ремонт и техническое обслуживание машины в несколько раз превышают ее стоимость: для автомобилей в 6 раз, для самолетов до 5 раз, для станков до 8 раз. Трудоемкость ремонта и технического обслуживания многих строительных и дорожных машин за срок их службы примерно в 15 раз превышает трудоемкость изготовления новых. Большие материальные потери народное хозяйство терпит от повышенного трения в узлах машин. Известно, что больше половины топлива, потребляемого автомобилями, тепловозами и другими видами транспорта, расходуется на преодоление сопротивления, создаваемого трением в подвижных сочленениях. Потери от трения и затраты, связанные с ними, составляют от 1% до 4% национального продукта стран, что не может не оказывать существенного влияния на развитие экономики любой страны. В последние годы проявляется повышенное внимание к развитию триботехники, к оптимизации триботехнических решений и внедрений в практику достижений триботехники. По оценкам экспертов, широкое внедрение в производство уже известных достижений триботехники способно на 25-30% сократить потери от трения, причем первые 10-15% из них – без заметных капитальных вложений.
В целом триботехника должна решать узловые проблемы экономики, относящиеся к сырьевым, энергетическим и трудовым ресурсам страны. Эти важные задачи потребуют в ряде случаев пересмотра планов научно-исследовательских работ, решения теоретических вопросов трения, изнашивания и смазки машин. Ряд прогрессивных методов повышения ресурса деталей, эффективных смазочных материалов, покрытий и т. п., подробно описанных в литературе и проверенных на отдельных предприятиях, не может получить массового применения в промышленности. На их пути встает стремление сохранить традиционную технологию и предельно низкую себестоимость продукта, игнорируя то обстоятельство, что экономия на заводе часто приводит к потерям при эксплуатации и ремонте впускаемых изделий. Разработка научных программ по проблемам износостойкости диктуется экономической значимостью этой проблемы для народного хозяйства. Управление процессом изнашивания является центральным звеном таких национальных проблем, как экономия энергии, сокращение расхода материалов, а также надежность и безопасность механических систем.
