Граничное трение

Граничное трение возникает на поверхности сопряженных тел при толщине смазочного слоя менее 0,1 мкм. В этом случае сила трения зависит от природы и состояния трущихся поверхностей. Наличие граничного слоя (граничной пленки) способствует снижению силы трения по сравнению с трением без смазочного материала в 2…10 раз и уменьшает износ сопряженных поверхностей в сотни раз. Коэффициент граничного трения находится в пределах 0,08…0,15. Само же граничное трение неустойчиво и определяет предел работоспособности сборочной единицы.

Масла способны адсорбироваться на металлической поверхности, образовывая граничную пленку. На прочность пленки влияет наличие в ней активных молекул, их качества и количества. Молекулы смазочного материала ориентируются перпендикулярно к твердой поверхности (рис. 3.5 а), граничную пленку в этом случае можно представить в виде ворса. Когда происходит взаимное перемещение поверхностей трения, молекулы как бы изгибаются в противоположные стороны. На восстановление ориентации молекул в начальное положение требуется некоторый промежуток времени.

Рис. 3.5. Схема контакта тел при граничной смазке:

а) контакт идеальных поверхностей;

б) контакт реальных поверхностей.

Механизм трения при граничной смазке можно представить в следующем виде. В контакте под нагрузкой протекает упругая и пластическая деформация. На площадках контакта может произойти взаимное внедрение поверхностей без разрушения граничной пленки.

Если пластические деформации значительны, то на площадках контакта с высокими местными температурами может произойти разрушение смазочной пленки с наступлением адгезии поверхностей и схватыванием металлов на микроучастках (рис. 3.5, б). Это вызывает дополнительное сопротивление движению.

Смазочная пленка имеет способность восстанавливаться при местных повреждениях. Это происходит за счет адсорбции, протекающей с большой скоростью, благодаря подвижности молекул смазочного материала. Окисление пленки способствует ее разрушению.

На процесс граничного трения влияют различные факторы. Так, добавление ПАВ повышает толщину граничного слоя и способствует уменьшению износа. Большое влияние на эффективность смазочного действия оказывает химическое взаимодействие металла и смазочного материала. Например, жирные кислоты, вступая в реакцию с поверхностью металла, образуют мыла, способные без разрушения выдерживать значительные деформации.

При граничной смазке важное значение, имеют специальные добавки – присадки, содержащие органические соединения серы, фосфора, хлора или их сочетание. Присадки позволяют искусственно повысить химическую активность граничной пленки. Такие присадки, как мышьяк и сурьма, в условиях высоких температур образуют пленки сульфида железа, фосфита или фосфата железа. Образовавшиеся пленки предотвращают металлический контакт, понижают сопротивление трению, препятствуют дальнейшему локальному повышению температуры. Кроме того при определенных условиях пленки ведут себя как твердый смазочный материал.

Дата добавления: 2014-12-26