Виды смазки
При анализе работы сопряжения различают смазки.
По физическому состоянию материала: газовая, жидкая, твёрдая.
По типу разделения поверхностей трения смазочным слоем: гидродинамическая, гидростатическая, газодинамическая, газостатическая, эластогидродинамическая, граничная, полужидкостная.
Основным свойством смазочных материалов обеспечивающим снижение трения, является вязкость.
Вязкостью называется объёмные свойства вещества оказывать сопротивление относительному перемещению слоёв. Это свойство проявляется в стремлении жидкости препятствовать изменению формы и характеризует внутреннее трение смазочного материала.
Характер трения поверхностей деталей сопряжения и вид смазки определяются не только количеством смазочного материала, и его вязкостью, но также режимом работы узла трения.
В зависимости от скорости относительного перемещения рабочих поверхностей, нагрузки и соотношения этих величин в сопряжении могут наблюдаться граничная, полужидкая и жидкая смазка.
Количественный режим работы сопряжения характеризует соотношение:
formylu_smazky
рафическая характеристика трения рабочих поверхностей деталей в присутствии смазочного материала является диаграмма Герси-Штрибеха, представляющая собой зависимость коэффициента трения f от параметра mv / N.
Gersi_Shtribac
Рисунок 3.1. Зависимость коэффициента трения от режима работа сопряжения, от свойств смазочного материала.
I-граничная; II-полужидкостная; III-жидкостная.
При сравнительно лёгких нагрузках и скоростных режимах работы сопряжения на поверхности трения деталей вследствие адсорбции образуются и прочно удерживаются тончайшие слои смазочного материала.
Толщина слоя смазочного материала в зоне трения настолько мала, что свойства масла как жидкости практически не проявляются, таким образом создаются условия, характерные для граничной смазки (зона I), коэффициент трения в условиях граничной смазки для металлических поверхностей f≈0,1. Относительно высокий коэффициент трения объясняется наличием механического взаимодействия поверхностей.
В таком режиме трения обычно работают опоры скольжения и некоторые элементы зубчатых передач.
При увеличении слоя смазочного материала, разделяющего поверхности трения уменьшается механическое взаимодействие выступов неровностей. При этом снижается так же молекулярная составляющая силы трения. В результате наблюдаются значительное уменьшение коэффициента трения и создаются условия взаимодействия поверхностей, характерные для полужидкостной смазки (зона II). Например: зубчатые передачи, подшипники качения.
В зоне III твёрдые поверхности полностью разделены слоем смазочного материала, толщина которого значительно превышает высоту неровностей профиля. В этих условиях характер взаимодействия элементов сопряжения определяется объёмными свойствами масла. Сопротивление относительному перемещению деталей сопряжения обусловлено внутренним трением смазочного материала f=0, — 0,05.
Жидкостная смазка обеспечивает устойчивый режим работы сопряжения. Увеличения коэффициента трения приводит к повышению температуры масла. Это вызывает снижение вязкости и следовательно параметра mv / N, значение которого и без того невелико. Это в сою очередь, вызывает дальнейшее увеличение коэффициента трения и ухудшает условия работы сопряжения, т.е. граничная (зона I) и полужидкая (зона II) смазки не обеспечивает устойчивого режима трения.
Для достижения максимальной долговечности сопряжения необходимо стремиться к формированию условий жидкостной смазки, что позволит значительно сократить энергетические затраты на преодоление сил трения и обеспечит наиболее стабильные условия взаимодействия деталей.