Жидкостное трение

Режим жидкостного трения проявляется, когда трущиеся поверхности разделены слоем жидкого смазочного материала, находящегося под давлением, и непосредственный контакт элементов пары отсутствует. Слой смазочного материала называют несущим слоем.

Трение в этом случае сводится к вязкостному сопротивлению в самом слое смазки, обусловленному сдвигом соседних слоев пленки, т.е. к внутреннему трению. Пока такая жидкая пленка сохраняет целостность, материал движущихся поверхностей и их шероховатость не имеют значения. От жидкой пленки требуется, чтобы она прилипала к движущимся поверхностям, т.е. чтобы не было проскальзывания смазки относительно поверхностей.

Жидкостному режиму трения характерен малый коэффициент трения, в пределах 0,003…0,05, что в 50…100 раз меньше, чем при трении без смазочного материала. Этот режим трения обеспечивает резкое уменьшение износа и нагрева деталей, сокращение потерь энергии на трение, а также повышает надежность и долговечность в работе.

С увеличением вязкости смазочного материала и скорости движения трущихся поверхностей жидкостное трение возрастает. Увеличение толщины слоя смазочного материала понижает силу трения. Кроме того, сила трения при жидкостной смазке не зависит от природы сопрягаемых поверхностей.

Явление трения при жидкостной смазке было открыто в 1883 году русским ученым Н.П. Петровым. Он установил, что поведение смазочного вещества в слое при взаимно перемещающихся рабочих поверхностях в условиях жидкостного трения подчиняется законам гидродинамики.

Жидкостное трение может быть обеспечено двумя методами - гидродинамическим или гидростатическим (при подаче смазки под давлением).

При гидродинамическом способе масло увлекается вращающимся валом в зазор между валом и подшипником (рис. 3.6).

Зазор имеет клиновидную форму, и слой смазки получает возможность воспринимать нагрузку тем более значительную, чем больше число оборотов вала.

Другим способом, обеспечивающим жидкостное трение, является создание гидростатического давления в несущем слое, способное разделять поверхности. Утечка масла через торцы подшипника компенсируется подачей насоса.

Рис. 3.6. Схема образования несущей способности

масляного слоя опорного подшипника:

1 - шейка вала (вращается); 2 - втулка подшипника (неподвижна);

3 - клиновое пространство; Р- нагрузка; О и О₁ - центры сечений втулки подшипника и шейки вала

В соответствии со способами создания давления в несущем слое различаю гидродинамические и гидростатические опоры скольжения. Большее распространение получили гидродинамические опоры, поэтому в обиходе под жидкостной смазкой понимают гидродинамические опоры.

Для любых пар трущихся поверхностей вязкость масла должна быть наименьшей, но в то же время обеспечивающей жидкостное трение. Так, для подшипника скольжения коленчатого вала двигателей внутреннего сгорания кинематическая вязкость должна быть не менее 4…5 мм²/с.

Клиновой зазор в гидродинамической опоре является неотъемлемым условием поддержания режима трения при жидкостной смазке. В плоских опорах клиновой зазор создается конструктивно, с помощью скосов поверхности. В наиболее узкой части клинового зазора образуется масляный клин. С увеличением скорости вращения вала клин становится мощнее, вал отжимается, что способствует увеличению зазора и заполнению его смазочным материалом.

При уменьшении скорости вращения вала или при утечках смазочного материала, давление в масляном клине падает, вал начинает садится, а жидкостное трение переходит сначала в полужидкостное, а затем и в граничное.

Важными условиями получения жидкостного трения являются: выбор смазочного материала с учетом температуры, при которой происходит жидкостное трение; конструктивные формы трущихся поверхностей узлов трения, обусловливающие образование надлежащего слоя смазки; способ подвода смазочного материала - количество и равномерность подаваемой смазки.

Дата добавления: 2014-12-26