Смазочный материал и виды трения (часть 1)   

   Минеральные масла и консистентные смазки называют смазочны­ми материалами. Масла при нормальной температуре (20° С) пред­ставляют собой жидкости с различной степенью текучести и относятся к жидким смазкам. Консистентные, или, иначе, густые, смазки имеют при той же температуре пластичную консистенцию.

   В зависимости от наличия и толщины смазочного слоя между тру­щимися поверхностями, согласно теории гидродинамической смазки, различают четыре вида трения скольжения: сухое граничное, полужид­костное и жидкостное.

   Сухое трение включает в себя три понятия: чистое трение, возника­ющее на фрикционных поверхностях при пластической деформации в вакууме, сопровождающееся сцеплением поверхностей, поэтому оно возможно только в условиях чисто физического опыта; сухое трение, или трение Кулона, возникает между трущимися материалами при пол­ном отсутствии смазки и сопровождается сильным износом, оно полез­но и его используют во фрикционных передачах, тормозных устройст­вах и др.; полусухое трение может быть между твердыми поверхно­стями при недостаточной толщине слоя, смазки или молекулярной пленки окислов, который не превышает 0,5 мкм. Близко к полусухому подходит граничное трение, оно встречается на поверхностях скольже­ния при пуске и остановке машины или при работе ее с малым числом оборотов и большой нагрузкой, когда масляная граничная пленка на­столько тонка (около 0,1 мкм), что течения масла между трущимися поверхностями не может быть.

   Как показали исследования, сухое, полусухое и граничное трения качественно подчиняются одним и тем же законам.

   Полужидкостное трение возникает тогда, когда толщина слоя мас­ла недостаточна или этот слой не образует непрерывной масляной плен­ки и в некоторых местах между трущимися поверхностями появляются небольшие островки, где выступы непосредственно соприкасаются со скользящими поверхностями. В условиях полужидкостного трения на­гревание и износ деталей будут меньше,, чем при граничном трении. Жидкостное трение возможно только при наличии нормального сма­зочного слоя толщиной 10—15 мкм, полностью разделяющего их, когда непосредственное трение металлических поверхностей заменяется внут­ренним трением слоев смазочного материала в самой его прослойке.

   Согласно теоретическим данным, эта сила трения изменяется прямопропорционально вязкости масла.

   Режим трения может быть воспроизведен эмпирической зависи­мостью коэффициента трения f от параметра υμ/p , где μ — динамичеcкая вязкость смазки, υ — относительная скорость скольжения поверх­ностей трения, р — удельная нагрузка на поверхности. Закономерность, этой зависимости выражается кривой Герси— Штрибека (рис. 91, а). Правая ветвь I—II ее соответствует жидкостному трению, при котором толщина слоя смазки, засасываемого в зазор между поверхностями уменьшается при снижении скорости скольжения или при возрастании нагрузки. Это приводит к ослаблению сопротивления сдвигу масляной пленки, т. е. к снижению коэффициента внутреннего трения. Область, полужидкостного трения II — III охватывает небольшой участок кривой и минимальное значение коэффициента трения определяется критиче­ской толщиной масляной пленки, зависящей от шероховатости поверх­ностей трения, их материала и вязкости смазки.

   На рис. 91,6 схематично изображена прослойка масла между цап­фой и вкладышем в сильно увеличенном виде. Пусть она состоит из пя­ти слоев. Первый слой вследствие прилипания к вращающейся цапфе будет Двигаться почти с той же скоростью, что и поверхность цапфы.