Граничное трение

16.08.2016

Здравствуйте, уважаемые читатели блога!

В двух предыдущих статьях мы рассмотрели механизмы гидродинамического и эластогидродинамического трения в парах металл-металл. Мы отметили характерные особенности различных режимов трения, которые в чистом виде, однако, в реальных условиях работы механизмов и машин не встречаются. В реальных условиях различные виды трения чередуются в зависимости от режима работы этих машин (механизмов).

Рис. 1 Различные режимы трения:

а – гидродинамическое трение, б – эластогидродинамическое (полужидкостное) трение, в – граничное трение

Сегодня мы рассмотрим ещё один вид трения, который обычно наблюдается при пусковых, остановочных и переходных режимах работы оборудования, — граничное трение.

Для начала определим это явление. Итак, граничное трение это трение между граничными слоями молекул масла, адсорбированных на поверхности деталей. Толщина слоя масла при этом не превышает 0,1 мкм. На рисунке 2 показано граничное трение между поверхностями деталей.

Рис 2 Граничное трение

Эскиз отображает критическое отсутствие масляной пленки при граничном трении и отсутствие противоизносного и противозадирного эффекта, который призваны обеспечить соответствующие присадки.

Давайте рассудим, как защитить рабочие детали узла трения от износа в условиях граничного трения. Что если жидкость (смазку), которая не способна защитить, заменить на твердые смазки? Ведь мы знаем такие сухие смазки, как графит или, например, дисульфид молибдена. Что если смазку обогатить твердыми смазочными веществами?

Да, друзья, так и поступают. Давно известны смазочные материалы с графитом и дисульфидом молибдена, высокодисперсным тефлоном и различными оксидами металлов со слоистой кристаллической структурой. В условиях непосредственного контакта поверхностей твердые добавки создают защитный эффект без участия масла.

На рисунке 3 показано, как действуют твердые смазочные добавки в парах граничного трения на примере поршневого кольца двигателя внутреннего сгорания.

Рис. 3 Действие твердых смазочных добавок в смазке

Однако, твердые смазочные вещества, защищая от износа при граничном трении, оказывают обратный эффект в условиях гидродинамического трения, вызывая нежелательный внутренний разогрев смазочного материала и абразивное воздействие при высоких скоростях скольжения. Таким образом, смазочные материалы с твердыми смазочными добавками применимы только в тихоходных узлах трения при высоких удельных давлениях, а также в узлах, подверженных ударным нагрузкам. В высокоскоростных подшипниках качения смазки с твердыми добавками не применяются. Предпочтение отдается смазкам без добавок. Их предназначение – обеспечить гидродинамический и эластогидродинамический режим трения. А защиту рабочих деталей в условиях смешанного трения в этих смазках обеспечивают противоизносные и противозадирные присадки. Об этом мы узнали в статье об эластогидродинамическом трении.

Для иллюстрации наших рассуждений приведу две наиболее популярные смазки от российской компании ARGO. Одна из них — ARGO Elit X EP2 – смазка с высокими противоизносными и противозадирными свойствами без твердых добавок, рекомендованная для скоростных подшипников качения.

Наиболее типичными применениями этой смазки, пожалуй, является смазывание внутренних триподных ШРУС легковых автомобилей и внедорожников, а также смазывание игольчатых подшипников крестовин карданных валов. Ну, и, конечно, ARGO Elit X EP2 как нельзя лучше подходит для подшипников колесных ступиц автомобилей и различной автотракторной техники.

А вот ещё одна смазка — ARGO Elit M EP2 — смазка с дисульфидом молибдена, которая рекомендована для высоконагруженных низко- и среднескоростных узлов трения, работающих в режиме граничного трения.

Наиболее типичным её применением является смазывание наружных ШРУС переднеприводных и полноприводных легковых автомобилей, а также различных подшипников скольжения, которые реализованы во всевозможных втулочно-пальцевых шарнирах и сочленениях землеройной техники.

Этой статьёй завершаю цикл на тему «режимы трения». Надеюсь, информация помогла читателю стать экспертом или, по крайней мере, самостоятельным в выборе смазочных материалов.

До новых встреч!

4. Граничное трение

Граничной
смазкой называют такую, когда между
трущимися
поверхностями находится очень тонкий
слой масла. Пленка масла на металлической
поверхности прочно удерживается
силами межмолекулярного взаимодействия.
О толщине масляного слоя существуют
разные мнения. Долгое
время считали, что на поверхности
находится мономолекулярный
слой масла. Экспериментальными
исследованиями
советских ученых доказано, что на
трущихся
поверхностях находятся полимолекулярные
слои толщиной в десятые доли микрона.
Имеются высказывания,
особенно в зарубежной литературе, что
толщина пленки
доходит до микрона.

Поведение
граничных слоев смазки не подчиняется
законам
гидродинамики (так как свойства пленок
не определяются объемной вязкостью), а
зависит от смазывающей
способности масла и физико-химических
свойств поверхностей
трения. Над изучением граничной смазки
в Советском
Союзе работают многие ученые, здесь
нужно отметить
работы Б. В. Дерягина, М. Т. Кусакова, Г.
И. Фукса,
А. С. Ахматова и др. В работах Е.
В.
Дерягина и
А. С. Ахматова экспериментально доказано,
что граничные
слои смазки на поверхностях металла
подобны твердым
телам.

Часто
говорят, что граничное
трение
— это предел работоспособности
трущихся пар. Если при жидкостном трении
износ деталей очень небольшой и в
основном происходит
при нарушениях режима жидкостной смазки,
то при
граничном трении всегда наблюдается
износ деталей. Основное
требование к качеству масла при граничном
трении
— обеспечение возможно меньшего износа
поверхностей
трения, а это зависит от взаимодействия
молекулярных слоев масла с поверхностью.
Все смазочные масла обладают
смачиваемостью, т. е. способностью
растекаться тонким
слоем по поверхности металла. Эта
способность зависит
от внутренних сил сцепления. В данном
случае силы взаимодействия между
металлом и частицами масла больше
силы молекулярного взаимодействия
между частицами
масла, поэтому оно и растекается по
металлу. Такие
вещества, как ртуть, не обладают
смачиваемостью, так
как силы взаимодействия между молекулами
ртути больше, чем между ртутью и металлом.
Хорошее смазочное
масло должно не только смачивать металл,
но и образовывать
на нем прочную пленку, не разрушающуюся
под
действием внешних факторов.

Смазывающая
способность масла
имеет очень важное значение
во многих случаях эксплуатации двигателей
внутреннего сгорания, и других машин:
во время пуска двигателя
или механизма, после их остановки или
длительной
стоянки, при прогреве машины, а также
при работе
машины перед ее остановкой. Во всех этих
случаях износ
деталей зависит от прочности масляной
пленки, находящейся
на них. Смазочная способностью очень
важна
при смазывании деталей, испытывающих
высокие удельные
нагрузки, а также в тех случаях, когда
наблюдается недостаток
поступления масла к трущимся деталям,
при использовании масла с меньшей
вязкостью, при резко переменных
режимах работы и во всех других случаях,
не
обеспечивающих жидкостное трение.

Смазочные
свойства
масел зависят от их химического состава,
точнее от наличия соединений, имеющих
в своем составе
электрозаряженные молекулы. К веществам,
способным образовывать граничный слой
на поверхности металлов, относятся
поверхностно-активные соединения,
содержащие
в своих молекулах серу, фосфор, хлор или
полярные
группы СООН, ОН и др. К таким соединениям
в
маслах относятся смолистые вещества,
сернистые соединения,
органические кислоты, оксикислоты,
спирты и др.
Полярно-активные соединения масла
ориентируются к
металлу полярной группой, а их
углеводородная цепочка
располагается нормально к поверхности
трения, образуя
своеобразный молекулярный частокол,
препятствующий
непосредственному контакту трущихся
поверхностей,
сухое трение заменяется трением свободных
концов углеводородных цепочек.

Наиболее
прочные граничные слои образуются в
тех случаях,
когда происходит химическое взаимодействие
между полярно-активными соединениями
масла и металлом.
К таким веществам относятся органические
жирные кислоты,
соединения хлора, серы,
фосфора. Например, жирная
кислота (пальмитиновая,
олеиновая), адсорбируясь на поверхности,
вступает
в химическую реакцию с
металлом и образует соли жирных
кислот (мыла), которые
обладают малым сопротивлением
сдвигу.

Смазывающая
способность
оценивается техническими испытаниями
на приборах
и машинах трения. В зависимости от
конструкции машины
и методики испытания оценочными
показателями являются:
величина коэффициента трения, износ
трущихся деталей
или та нагрузка, под действием которой
разрушаются
масляные граничные слои.

Более
широкое распространение получили
испытания на
четырехшариковой
машине трения
(ГОСТ 9490-90). Схема
этой машины показана на рис. 8.

Рис. 8. Схема четырехшариковой машины трения: А – верхний шарик, закрепленный в шпинделе; Б – нижние шарики; В – испытуемое масло

Основная
часть
установки — пирамида из четырех стальных
шариков
(диаметром 12 мм). Верхний шарик А
зажимается
в специальном патроне, который, вращаясь,
скользит по трем нижним
шарикам Б,
закрепленным
в ванне с испытуемым маслом В.
Скорость
вращения патрона постоянна, изменение
нагрузки ступенчатое (возрастающее),
продолжительность каждого испытания
1 мин. Износ оценивается по диаметру
пятна
на нижних шариках, диаметр измеряется
при помощи специального микроскопа.

Значение
смазочных свойств масел при граничной
смазке
видно из следующего примера. Измеряли
температуру в
точках контакта константанового стержня
и стального диска под действием постоянной
нагрузки. Детали испытывались
без смазки, с применением товарного
масла и олеиновой кислоты. В первом
случае температура достигла 800
°С, во втором — была около 500 °С, а в
третьем (использование
полярно-активного соединения) — немногим
выше 200 °С.

Статья о границе+трение из The Free Dictionary

Граница+трение | Статья The Free Dictionary о границе+трении

Граница+трение | Статья о границе+трении The Free Dictionary

Слово, не найденное в Словаре и Энциклопедии.

Возможно, Вы имели в виду:

Пожалуйста, попробуйте слова отдельно:

граница
трение

Некоторые статьи, соответствующие вашему запросу:

Не можете найти то, что ищете? Попробуйте выполнить поиск по сайту Google или помогите нам улучшить его, отправив свое определение.

Полный браузер
?

• ▲
• Анализ граничных значений
• Анализ граничных значений
• Компонент граничного значения
• Обыкновенные дифференциальные уравнения с граничными значениями
• Краевая задача
• Краевая задача
• Краевая задача
• Краевая задача
• Краевая задача
• Краевые задачи
• Краевые задачи
• Граничные значения
• Нарушение границ
• Прогулка по границе
• Пограничные воды
• Пограничные воды
• Район для каноэ в пограничных водах
• Пограничные воды, каноэ, дикая местность
• Пограничные воды Зона каноэ Wilderness
• Район дикой природы для каноэ Boundary Waters

• Опыт пограничных вод
• Журнал пограничных вод
• Договор о пограничных водах
• Договор о пограничных водах 1909 г.
• Пограничные воды-Канадский Деречо
• Пограничная зона водораздела
• граничная волна
• граничная длина волны
• Комитет по борьбе с пограничными сорняками
• Пограничная зона инфаркта
• Граница+трение
• Граница, Лестершир
• Граница, производственная возможность
• Граница, Стаффордшир
• Минимизация каркаса с ограничениями на границы
• Первенец с поправкой на границы
• Второрожденный с поправкой на границы
• Пограничный слой
• Пограничный слой
• Пограничный слой
• контроль пограничного слоя

• сопротивление пограничного слоя
• ограждение пограничного слоя
• Течение в пограничном слое
• Метеорология пограничного слоя
• Модель пограничного слоя
• сопротивление нормального давления в пограничном слое
• сопротивление нормального давления в пограничном слое
• фотоэлемент пограничного слоя
• ковш для пограничного слоя
• отрыв пограничного слоя
• теория пограничного слоя
• Толщина пограничного слоя
• Язык описания пограничного сканирования
• Диагностика пограничного сканирования
• Анализатор охвата дефектов граничным сканированием
• Генератор тестовых программ граничного сканирования
• Граница-Симилкамин
• межевой камень
• Анализ граничных значений
• Границы
• ▼

Сайт:
Следовать:

Делиться:

Открыть / Закрыть

Граничное трение для модели линейного контакта: эмпирический подход

Главная Ключевые инженерные материалы Ключевые инженерные материалы Vol. 642 Граничное трение для линейного контакта Модель: Ан…

Предварительный просмотр статьи

Аннотация:

В документе представлен альтернативный подход к прогнозированию граничного трения для шероховатых поверхностей в микромасштабе путем эмпирической интеграции измерений трения, подобных неровностям, в наномасштабе. Наноразмерное трение измеряется с помощью наконечника атомно-силового микроскопа (АСМ), который скользит по стальной пластине, удерживая тестовую смазку, то есть базовое масло для полностью разработанного SAE класса 10w40. Подход, основанный на модели трения Гринвуда и Триппа, сочетается с модифицированным алгоритмом кавитации Элрода для прогнозирования трения, создаваемого испытательным стендом с подшипниками скольжения. Результаты численного моделирования с использованием улучшенной модели граничного трения показали хорошее совпадение с измеренными данными трения.

Доступ через ваше учреждение

Вас также могут заинтересовать эти электронные книги

Предварительный просмотр

* — Автор, ответственный за переписку

Рекомендации

[1]
WWF Chong, M. Teodorescu и ND Vaughan. Кавитационное голодание трибологического соединения поршневое кольцо/гильза. Триб. Междунар., Том. 44 (2011), стр. 483–497.

DOI: 10.1016/j.triboint.2010.12.008

Академия Google

[2]
Дж. А. Гринвуд и Б. П. Уильямсон. Контакт между номинально плоскими поверхностями. проц. Рой. Соц., Серия А, Том. 24 (1966), стр. 300–319.

Академия Google

[3]
Дж. А. Гринвуд и Дж. Х. Трипп. Контакт двух номинально плоских шероховатых поверхностей. Proc IMechE, Vol. 185 (1970), 625–633.

DOI: 10.1243/pime_proc_1970_185_069_02

Академия Google

[4]
Л. Когут и И. Эцион. Упругопластический контактный анализ сферы и жесткой плоскости. Дж. Заявл. Механика, Том. 69(2002), стр. 657–662.

DOI: 10.1115/1.1490373

Академия Google

[5]
Р. Л. Джексон и И. Грин. Исследование методом конечных элементов упругопластического контакта полусферы с жесткой плоской поверхностью. Trans ASME, J. Trib., Vol. 127 (2005), стр. 343–354.

DOI: 10.1115/1.1866166

Академия Google

[6]
В. В. Ф. Чонг и М. Де ла Круз. Упругопластический контакт шероховатых поверхностей: модель линейного контакта для граничного режима смазки. Мекканика, Том. 49(2014), стр. 1171-1191.

DOI: 10.1007/s11012-013-9861-1

Академия Google

[7]
М. Де ла Круз, W.W.F. Чонг, М. Теодореску, С. Теодоссиадес и Х. Ранеджат. Переходная смешанная термоэластогидродинамическая смазка в многоскоростных трансмиссиях. Триб. Междунар., Том. 49(2012), стр. 17–29.

DOI: 10.1016/j.triboint.2011.12.006

Академия Google

[8]
В.В.Ф. Чонг, М. Теодореску и Х. Ранеджат. Смешанные термоэластогидродинамические потери мощности кулачкового толкателя в низкоскоростных циклах выброса. Междунар. J. Исследование двигателей, Vol. 15 (2014), стр. 153-164.

DOI: 10. 1177/1468087412461631

Академия Google

[9]
В.В.Ф. Чонг, С. Хауэлл-Смит, М. Теодореску и Н. Д. Воан. Влияние межкольцевых давлений на трибосопряжение поршневое кольцо/гильза. IMechE Part J: J. Eng. Триб., Том. 227 (2013), стр. 154-167.

DOI: 10.1177/1350650112461579

Академия Google

[10]
В. В. Ф. Чонг, М. Теодореску и Х. Ранеджат. Влияние молекулярной реологии смазочного материала на формирование и сдвиг сверхтонких поверхностных пленок. J. Phys., D: Appl. Phys., Vol. 44 (2011), стр. 165302.

DOI: 10.1088/0022-3727/44/16/165302

Академия Google

[11]
HG Элрод. Алгоритм кавитации. Журнал технологии смазки, Vol. 103 (1981), стр. 350–354.

Академия Google

[12]
К. К. Буэнвиаже, С. Р. Ге, М. Х. Рафаилович и Р. М. Оверни. Методы атомно-силовой микроскопии для калибровки поперечной силы, упругости и вязкости.