سوده‌شناسی

سوده شناسی یا تریبولوژی دانش بررسی برهم‌کنش سطح و حرکت است. بررسی اصطکاک، روان‌کاری و سایش در این شاخه صورت می‌پذیرد.
سوده‌شناسی میان‌رشته‌ای از مهندسی مکانیک و دانش مواد است که در سال ۱۹۶۴ میلادی به وسیله دیوید تابور فیزیکدان بریتانیایی به عنوان یک دانش نوین عرضه گردید.
معنای واژه
کلمه tribology از ریشه یونانی verb مشتق می‌شود ، tribo ، " من " به یونانی کلاسیک و پسوند - logy از - oi ، مطالعه علمی دانش . این طرح توسط پیتر جاست peter jost در سال ۱۹۶۶ ابداع شد که گزارش eponymous را تولید کرد که به بررسی هزینه‌های اصطکاک ، فرسایش و خوردگی می‌پرداخت .11
تاریخ اولیه
زمانی که لئوناردو داوینچی به دو قانون اساسی اصطکاک اشاره کرد .
بر طبق گفته داوینچی ، مقاومت اصطکاکی برای دو شی مختلف یک‌سان بود اما تماس با عرض و طول متفاوت بود . او همچنین مشاهده کرد که نیروی لازم برای غلبه بر اصطکاک زمانی که وزن دوبرابر می‌شود ، نیاز دارد . با این حال ، یافته‌های داوینچی در دفترچه‌اش منتشر نشده‌اند .12
دو قانون اساسی اصطکاک ابتدا ( در سال 1699 ) توسط گیوم آمونتنس Amontons منتشر شد .13
1- نیروی اصطکاک بین دو سطح لغزشی متناسب با فشار بار است .
2-نیروی اصطکاک از ناحیه ظاهری ارتباط بین دو سطح مستقل است .
این دو قانون اگرچه به‌طور فراگیر کاربرد ندارد ، اما این جملات ساده طیف گسترده‌ای از سیستم‌ها را به خود اختصاص می‌دهند . این قوانین بیشتر توسط چارلز آگوستین کلمب ( در سال ۱۷۸۵ ) توسعه یافت ، که متوجه شد لغزش ( کینتیک ) از سرعت لغزش مستقل است .14
در سال 1798 چارلز هچرت Hatchett و هنری کاوندیش اولین آزمایش قابل‌اعتماد را روی فرسایش اصطکاکی انجام دادند . در مطالعه‌ای که توسط شورای عالی بریتانیا انجام شد ، آن‌ها از یک ماشین رفت و رفت ساده برای ارزیابی نرخ فرسایش سکه‌های طلا استفاده کردند . آن‌ها دریافتند : در آزمایشی که سکه‌ها با شن مخلوط میشدند سایش بیشتری نسبت به سکه‌های جفت شده به وجود می‌آمد15
در سال 1953 ، جان . اف ارچارد Archard معادله ارچارد را توسعه داد که فرسایش لغزش را توصیف می‌کند و براساس تئوری برخورد خشن است16
از پیشگامان اولیه تحقیقات سوده شناسی فیزیکدان استرالیایی ، فرانک فیلیپ بودن و فیزیکدان بریتانیایی دیوید تابور بودند.
آن‌ها به همراه یکدیگر کتاب درسی اصطکاک و روانکاری را تالیف کردند.17
مایکل جی . نیل یک رهبر دیگر زمینه‌ی سوده شناسی در اواسط سده 19 میلادی بود . او در حل مشکلات طراحی ماشین‌آلات با استفاده از دانش سوده شناسی تخصص داشت . نیل به عنوان یک مربی با استعداد برای ادغام کار نظری با تجربه عملی خود برای ایجاد راهنماهای طراحی آسان و قابل‌فهم مورد احترام بود . کتاب راهنمای سوده شناسی 11 که او ابتدا در سال 1973 ویرایش کرد و در سال 1995 به روز شد هنوز در سراسر جهان مورد استفاده قرار می‌گیرد و پایه دوره‌های آموزشی متعددی را برای طراحان مهندسی تشکیل می‌دهد .18
دانکن داوسون Dowson تاریخچه سوده شناسی در کتاب تاریخ سوده شناسی در سال ۱۹۹۷ را تحلیل کرد . این امر تحولات دوره ماقبل تاریخ را از طریق تمدن‌های اولیه ( بین‌النهرین ، مصر باستان ) و پیشرفت‌های کلیدی تا پایان قرن بیستم را پوشش می‌دهد .19
اهمیت جهانی
علی رغم تحقیقات قابل توجه از زمان گزارش جاست ، تاثیر جهانی اصطکاک و فرسایش بر مصرف انرژی ، هزینه‌های اقتصادی ، و انتشار کربن دی‌اکسید هنوز قابل توجه است .
در سال 2017 ، کنت هولمبرگ Holmberg و علی اردمیر Erdemir تلاش کردند تا تاثیر خود را در سراسر جهان تعیین کنند .
آنها چهار بخش انرژی مصرفی اصلی را در نظر گرفتند : حمل و نقل ، تولید ، تولید برق و مسکونی . 20
در این گزارش بیان شده است:
در مجموع ، 23 % از کل مصرف انرژی جهان از تماس نشات می‌گیرد . از این ۲۰ % برای غلبه بر اصطکاک استفاده می‌شود و ۳ % برای باز سازی قطعات فرسوده و تجهیزات یدکی به دلیل فرسودگی و فرسودگی مربوط به فرسایش استفاده می‌شود .
با استفاده از استفاده از سطح جدید ، مواد و فن‌آوری‌های روانکاری برای کاهش اصطکاک و حفاظت از سایش در وسایل نقلیه ، ماشین‌آلات و سایر تجهیزات در سراسر جهان ، تلفات انرژی ناشی از اصطکاک و فرسایش می‌تواند تا ۴۰ % در دراز مدت و با ۱۸ % در کوتاه‌مدت کاهش یابد ( ۸ سال ) . در مقیاس جهانی ، این پس‌اندازها سالانه ۱.۴ درصد تولید ناخالص داخلی و ۸.۷ درصد از کل مصرف انرژی در بلندمدت است .
بزرگ‌ترین صرفه‌جویی کوتاه‌مدت انرژی در حمل و نقل ( ۲۵ % ) پیش‌بینی شده‌است و در تولید برق ( ۲۰ % ) در حالی که ذخایر بالقوه در بخش‌های تولیدی و مسکونی ۱۰ % تخمین زده می‌شود . در بلندمدت ، صرفه‌جویی ۵۵ % ، ۴۰ % ، ۲۵ % ، و ۲۰ % است .
اجرای فن‌آوری‌های بیولوژیک پیشرفته همچنین می‌تواند انتشار دی‌اکسید کربن جهانی را تا حد ۱،۴۶۰ تن کربن دی‌اکسید کاهش دهد و منجر به ۴۵۰ میلیون دلار صرفه‌جویی هزینه در کوتاه‌مدت شود . در دراز مدت ، کاهش می‌تواند به بزرگی ۳،۱۴۰ MtCO۲ و صرفه‌جویی در هزینه میلیون یورو باشد .
کاربردها
مشکلات سوده شناسی از مقیاس ماکروسکوپی تا نانو ، در نواحی مختلف مانند حرکت صفحات قاره‌ها و یخچال‌های طبیعی برای حرکت حیوانات و حشرات است . تا همین اواخر ، اکثر تحقیقات سوده شناسی بر بخش‌های حمل و نقل و تولید متمرکز بودند , اما این امر در زمان‌های اخیر به‌طور قابل‌توجهی تنوع یافته‌است .
حوزه‌های تحقیقاتی سنتی
از نظر تاریخی ، اکثر تحقیقات سوده شناسی بر طراحی و روانکاری موثر اجزای ماشین ، متمرکز شده‌اند . با این حال ، مطالعه سوده شناسی به تقریبا تمام جنبه‌های تکنولوژی مدرن و هر سیستمی که در آن یک ماده در حال لغزش روی دیگری است ، گسترش می‌یابد . 21
سوده شناسی صنعت حمل و نقل را با استفاده از روغنکاری موثر قطعات متحرک برای پیشرفت انسانی ، انجام داده‌است . در گذشته ، تحقیقات سوده شناسی در صنعت حمل و نقل بر قابلیت اطمینان تمرکز داشتند ، و از عملکرد ایمن و مستمر اجزای ماشین اطمینان حاصل می‌کردند . در طول چند دهه اخیر ، به دلیل تمرکز بیشتر بر مصرف انرژی ، بازده به‌طور فزاینده‌ای اهمیت یافته‌است و در نتیجه مواد روانکار به تدریج پیچیده‌تر و پیچیده‌تر شده‌اند تا این امر را بهبود بخشند . 21
سوده شناسی همچنین نقش مهمی در تولید بازی می‌کند . برای مثال ، در عملیات‌های تشکیل فلز ، اصطکاک ، فرسایش ابزار و قدرت مورد نیاز برای کار را افزایش می‌دهد . این منجر به افزایش هزینه‌های بیشتر ناشی از جایگزینی ابزار بیشتر ، از دست رفتن تحمل به عنوان تغییر ابعاد ابزار ، و نیروهای بیشتری برای شکل دادن یک قطعه می‌شود . استفاده از مواد روانکار که تماس سطح مستقیم را به حداقل می‌رساند ، فرسایش ابزار و نیازمندی‌های قدرت را کاهش می‌دهد . 22
حوزه‌های تحقیقاتی جدید
از دهه ۱۹۹۰ ، حوزه‌های میانی جدید تریبیولوژی ، از جمله تریبیولوژی زیستی تریبیولوژی نانو و تریبیولوژی سبز پدیدار شده‌اند . بررسی اصطکاک در مقیاس نانو و سیستم‌های بیولوژیکی در مقیاس نانو و زیستی فرسایش می‌یابد ، در حالی که تریبیولوژی سبز بر ملاحظات زیست محیطی مانند منبع یابی پایدار موجودی مواد شوینده متمرکز است . نانو تریبیولوژی به‌طور فزاینده‌ای اهمیت دارد چون در ابعاد نانو دستگاه‌ها کوچک‌تر می‌شوند تحقیقات در این زمینه با میکروسکوپ نیروی اتمی انجام می‌شود.
اخیرا مطالعات فشرده ابرتریبیولوژی supertribiology ( پدیده اصطکاک ناپدید شده ) سبب افزایش تقاضا برای صرفه‌جویی در انرژی شده‌است . توسعه مواد جدید , مانند گرافین، توسعه روش‌های اساسی جدید برای مشکلات تریبیولوژی را آغاز کرده‌است . 24
سوده‌تابی
یاتاقان
جوشکاری سرد
مکانیک تماس
اصطکاک
تغییردهنده اصطکاک
لئوناردو داوینچی
فهرست سازمان‌های تریبیولوژی
روانکار
روانکاری
افزودنی نفتی
آنالیز نفت
پیتر جاست
تریبیولوژی فضا
علم سطحی