Смазывание

Смазывание (lubrication). При работе пары трения можно наблюдать разные явления смазывания, которые зависят от нагрузки, скорости скольжения и от состояния и материала смазки. В нормальных условиях между поверхностями трения находится жидкий слой масла. Такое смазывание называется гидродинамическим (hydrodynamic lubrication, ll-fluid-film lubrication), когда сила трения зависит только от вязкости масла. Обычно на І мой поверхности металла образуется адсорбированная пленка масла толщиной около 1 мкм (adsorption film of lubricant) в результате естественной активности - липкости illness, tackiness) масла (вследствие взаимодействия полярных групп соединений масла поверхностью металла). Особо высокой липкостью отличаются растительные масла (и ч эфиры), жиры животных, а также полярные соединения, содержащиеся в минеральном масле: смолы, жирные и нафтеновые кислоты и др. Парафиновые масла содержат малое количество активных полярных соединений, поэтому их смазывающие свойства проявля­ются только в условиях гидродинамической смазки, когда поверхности трения полностью разделены жидким слоем масла.

Слой жидкого масла уменьшает трение и предохраняет поверхности от износа только при сравнительно невысокой нагрузке и температуре. При увеличении нагрузки или при повышении температуры основная часть масла выдавливается из межповерхностного пространства и на поверхностях трения остается только тонкая пленка адсорбированного масла. Такое смазывание называется граничным (boundary lubrication). Сила трения в таком случае уже не зависит от вязкости масла, а износ определяется стойкостью адсорбционной пленки и ее адгезией к металлу (т.е. липкостью масла). Для повышения липкости в масло вводятся специальные липкостные присадки (tackiness agents), которые уменьшают трение и износ в условиях граничной смазки.

При критической нагрузке или предельном давлении, трущиеся поверхности нагреваются до критической температуры (более 150 °С), при которой адсорбционная пленка разрушается, трение усиливается, а поверхности металла нагреваются и свариваются в точках их соприкосновения. Если в масле присутствуют активные соединения серы, фосфора, хлора - противозадирных присадок (за рубежом называемые присадками ЕР - extreme pressure additives), то на местах наибольшего трения, активные соединения разлагаются с выделением активных элементов, которые реагируют с металлом и образуют на его поверхности сульфидную, хлоридную или фосфидную хемосорбционную пленку (пленку твердой смазки).

Эта пленка является более стойкой, чем адсорбционная пленка масла, кроме того, она химически связана с металлом и поэтому может предохранять трущиеся поверхности от износа и уменьшать трение в условиях высокой температуры и давления. Активные элементы наиболее интенсивно реагируют с металлом на выступах контактирующих поверхностей, благодаря чему трущиеся поверхности выравниваются и полируются. Хемо-сорбционная пленка предохраняет трущиеся поверхности от схватывания и задиров.

Наибольший эффект в предохранении от износа и сваривания деталей достигается при применении хорошо подобранных и совмещенных липкостных и противозадирных присадок.

Новые исследования показали, что в автомобиле потери энергии от трения распределяются следующим образом:

• 67 % при жидкостном режиме смазывания;

• 33 % при смешанном и граничном режимах смазывания.

Снижение потерь энергии на трение в двигателе на 50 %, может позволить сэкономить 3-17 % топлива, а при подобном снижении потерь в трансмиссии - экономия топлива может сотавлять 1,8 - 5,5 %.

Нагрузочная, несущая способность (load-carrying capacity) - способность масляной пленки к самоудержанию на поверхности металла и к защите металла от интенсивного износа в условиях высокой нагрузки, скорости сдвига и температуры. Нагрузочная способность масла определяется методами исследования смазывающих свойств (метод четырех шариков, метод FZG и др.) по изменению скорости износа и по величине предельной нагрузки. Иногда нагрузочную способность в конкретном испытании называют OK нагрузкой (OK load) и выражают в ньютонах.