Смазочные материалы в трибологической системе
Общие сведения.
Применение смазочных материалов является неотъемлемой частью эксплуатации машин и механизмов, где главной противодействующей силой является сила трения. Разработка смазочных материалов является неотъемлемой частью разработки машин и механизмов. В разработке материалов используются знания из материаловедения, химии процессов, технологии обработки, охраны труда и безопасности применения, материалы разрабатываются с учётом экологических последствий от утилизации.
Немного истории и науки.
Трибология – это наука о трении, изнашивании и смазке. Несмотря на то, что применение смазочных материалов восходит к древним временам, а первые попытки научного обоснования трения и методов борьбы замечены в XVI веке (даже сам великий Леонардо Да Винчи приложил к этому руку), научные разработки и технологии применения вплоть до 70-х годов XX века игнорировали химию процесса трения в присутствии смазочного материала, а следовательно были бессильны перед решением многих технологических вызовов.
Только налаживание междисциплинарных связей между представителями разных научных дисциплин позволило совершить прорыв в повышении практической эффективности смазочных материалов. Таким образом, качественная смазка – это не просто кусок сала, а сложный инженерный продукт, созданный в содружестве физика и химика!
Трибологическая система – это совокупность всех элементов участвующих в процессе трения: трущаяся пара (пары материалов), область взаимодействия (режим контакта), параметры (нагрузка, кинематика, скорость, температура, длительность), заполняющая эту область среда (тип смазки), а также окружающая среда. Сложность этой системы затрудняла описание трения как причину изнашивания, а следовательно, рецепты борьбы с трением были интуитивно ограничены: смазать салом, чтобы не скрипело.
Типы трения.
Наружное трение – это механическая сила сопротивления
относительному движению (динамическое или кинетическое трение)
или препятствующая движению (статическое трение)
между поверхностями скольжения или качения.
Внутреннее трение (вязкость) – трение между молекулами смазочного материала.
Трение скольжения – простое скользящее движение без качения и вращения.
Трение качения – образуется в результате контакта при качении.
В самом распространённом элементе механизма, подшипнике качения, присутствуют два типа трения: трение качения между шариком и дорожкой качения и трение скольжения между сепаратором и шариками.
В зубчатых передачах также присутствуют оба типа трения, т.к. хотя профиль зуба колеса построен по сложной эвольвентной форме, для создания движения качения одного зуба по другому, однако в отдельных фазах кинематики невозможно избежать и скольжения.
Статическое трение – это максимальная сила для инициирования движения одного тела относительно другого.
Кинетическое трение – то же, но в условиях относительного движения.
Прерывистое перемещение при трении – при медленном движении скольжения, когда трущаяся пара связана с вибрирующей системой.
Трение в условиях смазки.
Трение твёрдых тел – сухое трение. Максимальный показатель износа, отправная точка для создания смазочного материала.
Граничная смазка – молекулярный слой вещества снижающий износ. Здесь используются знания из химии, т.к. граничные плёнки образуются ПАВами и продуктами их химических реакций с поверхностью.
Жидкостное трение – обе поверхности разделены сплошной жидкой смазочной гидростатической или гидродинамической плёнкой.
Другие типы трения и смазок являются комбинациями вышеперечисленных: смешанное, трение твёрдых смазочных материалов, гидродинамическая эластогидродинамическая смазка, термоЭГД.
Данной статьёй я хочу я хочу подчеркнуть базовые задачи для разработки смазочных материалов, чтобы в дальнейших статьях при описании характеристик товарных категорий можно было бы обращаться к данному фундаменту.
Мы начали с трения, следующая статья будет посвящена износу.
Продолжение следует…
Правильного выбора и профессионального применения.
03.09.2024.
При подготовке статьи использовал справочник «Смазочные материалы. Производство, применение, свойства», Т.Манг, У.Дрезель.
