Фрикційні властивості - студопедія

Тертя (friction). Для пересування сполучених поверхонь необхідна сила для подолання тертя. Ця сила називається силою тертя (frictional force). Сила тертя залежить від навантаження, тобто від сили, що притискує поверхні одну до іншої і від властивостей поверхонь. Кожен матеріал має постійною величиною тертя, яка називається коефіцієнтом тертя (friction coefficient]. При розгляді питання тертя в вузлах і механізмах автомобілів основним є зовнішнє тертя твердих тіл в місцях зіткнення (прикладом внутрішнього тертя є в'язкість масел). За характером взаємного пересування тіл, що труться, розрізняють тертя кочення (rolling friction) тертя ковзання (sliding friction). Сила тертя ковзання залежить від навантаження і коефіцієнта тертя. Причиною тертя кочення є деформація поверхонь їв.

Коефіцієнт тертя кочення у багато разів (близько 10) нижче коефіцієнта тертя ковзання. Тертя можна зменшити поділом поверхонь тонким шаром рідкого або пластичного змащуючого матеріалу.

Витрата енергії на подолання тертя становить значну частину загальної витрати енергії, тому можливостей зменшення тертя приділяється велика увага, введення в моторне масло присадок, що підвищують липкість або модифікаторів тертя призводить до зменшення коефіцієнта тертя і посилення адсорбційної плівки на поверхнях, що труться деталей, що дозволяє застосовувати масла з зниженою в'язкістю зменшувати витрата палива на подолання тертя.

Фрикційні властивості масел є важливими в декількох випадках. По-перше, Ісло має зменшувати тертя, що труться і їх знос. Крім цього, на автомобілях встановлюються механізми, робота яких заснована на терті - зчеплення, гальма і інші фрикційні елементи. У системах гальм і зчеплення сила тертя користується, відповідно, для гальмування автомобіля і для предачі крутного моменту двигуна до трансмісії. Для роботи фрикційних механізмів велике тертя .обходімо, і чим воно більше, тим ефективніше їх робота. Зазвичай на автомобілях уста-тавлівают зчеплення і гальма «сухого типу», для яких сила зчеплення поверхонь (тент в основному від фрикційних властивостей, що труться. В автоматичній коробці передач і інших гідромеханічних механізмах застосовуються зчеплення, гальма і сповільнювачі, в яких масло є робочим середовищем . В цьому випадку сила зчеплення поверхонь залежить від фрикційних властивостей масла.

Ці властивості полягають в здатності мастильних матеріалів знижувати процес зношування деталей, що труться за рахунок утворення на них граничного шару, що перешкоджає безпосередньому контакту поверхонь, що труться. Зношування деталей проходить в результаті механічного, абразивного, гідроабразивного, корозійно-механічного і окисного впливу на поверхні, що труться і відділення матеріалу поверхні твердого тіла при терті з поступовою зміною розмірів і форм тіла.

Зношування (wear, attrition) - процес руйнування і відділення матеріалу з поверхні тертя, супроводжуваний зміною розмірів і форми.

Знос (wear) - результат зношування, це руйнування твердих тіл з відщепленням від поверхні частинок речовини матеріалу.

Задирака (scoring, scuffing) - освіту в результаті схоплювання помітною неозброєним оком борозни з відтискуванням матеріалу як в сторони, так і по напрямку ковзання.

Задірное зношування (scoring, scuffing) - руйнування поверхні при недостатньому змащення, в результаті чого на поверхні утворюються окремі подряпини, задираки (score, scoring).

Схоплювання при терті (seizure) - зварювання, зчеплення, місцеве з'єднання двох твердих тіл пари тертя під дією молекулярних сил. У місцях схоплювання зникає межа між дотичними тілами, відбувається зрощування металів.

Вузол зчеплення - це місцеве з'єднання поверхонь, що утворюється при терті в результаті схоплювання. Необхідною передумовою для утворення вузла схоплювання на поверхні тертя є руйнування мастильної плівки.

Заїдання, залипання, заклинювання (sticking, scuffing, seizuring) - найбільш яскрава форма прояву схоплювання, в результаті якого може відбутися повне заклинювання деталей. Заїдання спостерігається в важко навантажених підшипниках ковзання, зубчастих зачеплення, шарнірних з'єднаннях, в деталях циліндропоршневої групи двигуна і т.п.

Зношування при заїдання (seizure wear) проявляється в умовах високих навантажень, коли мастило видавлюється з поверхонь тертя і виникає сухе тертя. Поверхні нагріваються від сильного тертя вище температур плавлення і зварюються (friction welding). При терті метал виривається і може приварюватися до іншого місця. Такий знос спостерігається в гіпоїдних передачах, де поверхні шестерень ковзають під великим навантаженням в напрямку, поздовжньому лінії контакту ..

Абразивне зношування (abrasive -wear, abrasion)> - механічне зношування поверхні, що викликається наявністю в маслі твердих частинок. Абразивні частинки мають достатню твердість і мають здатність різання (дряпання). У ролі твердих абразивних частинок можуть виступати пил, продукти зносу, нагар, зола.

Вплив дрібних абразивних частинок на зношування. Якщо розмір часток не перевищує 5 мкм, то вони, маючи велику розвинену поверхню, адсорбують на собі продукти окислення масла, що може знизити інтенсивність зношування деталей. Дрібні частинки виконують функції протизносних і антифрикційних присадок, перешкоджаючи безпосередньому контакту поверхонь тертя.

Втомне зношування (fatigue wear) - це різновид механічного зношування, при якому від втоми метал фарбували з поверхні тертя. Втомне зношування зазвичай проявляється в підшипниках кочення і на профілях зубів шестерень.

Ерозійно-механічне зношування (erosive wear) - зношування, викликає-моє спільно механічним і хімічним або електрохімічним впливом на по-поверхні тертя. Корозія прискорює механічне зношування. За своїм механізмом ерозійно-механічне зношування буває окислювальним і піттінгоерозіонним.

Окислювальне або корозійне зношування (corrosive wear, oxidative wear) - механічне зношування, яке викликається хімічною реакцією поверхні металу з киснем або інший окисляє середовищем. Прикладом такого зношування може служити зношування стінок циліндра дизельного двигуна і вкладишів підшипників колінчастого вала при застосуванні сірчистого палива.

Вплив шорсткості поверхні на тертя і зношування. Сила тертя між поверхнями тертя залежить від їх шорсткості, властивостей матеріалу, покриття та інших факторів. Чим рівніше поверхні тертя, тим менше механічне і тим біль-ше молекулярне тертя, і навпаки. З іншого боку, на мелкошереховатой поверхні краще утримується масло.

Поверхні гільз швидкохідних потужних дизельних двигунів оброблені хо-нінгованіем. В результаті такої фінішної обробки на поверхні залишаються сліди інструменту глибиною близько 3 мкм, в яких утримується масло, що сприяє постійної мастилі поверхонь циліндрів. Накопичення в кільцевих канавках відкладень призводить до полірування стінок циліндрів (bore polishing) до дзеркального блиску (рис. 2.9). З гладкій поверхні кільця стирають масляну плівку що призводить до порушення змазування і збільшення витрати масла. У всіх європейських специфікаціях на ефірні масла для потужних дизельних двигунів обмежується максимальна стеополіровкі циліндрів.

Мал. 2.9. Полірування і знос стінок циліндра дизельного двигуна