Поняття про тертя і зношування

Призначення та класифікація мастильних матеріалів. Експлуатаційні властивості олив, їх визначення

РОЗДІЛ 2. МАСТИЛЬНІ МАТЕРІАЛИ

1. Поняття про тертя і зношування.

2. Призначення та класифікація мастильних матеріалів.

3. Види присадок та, механізм їх дії.

4. Основні експлуатаційні властивості олив.

5. Способи поліпшення експлуатаційних властивостей мастильних матеріалів.

Під час роботи сільськогосподарських машин використовують різного типу мастильні матеріали, основне призначення яких — зменшити витрати енергії на подолання зовнішнього тертя і змен­шити зношуваність (знос) деталей.

Зовнішнє тертя у відповідності,з ГОСТ 23.002-78 — це опір відносному переміщенню, який виникає між двома тілами в зонах контакту поверхонь по дотичній до них. Залежно від характеру відносного переміщення розрізняють тертя спокою і руху. В свою чергу, останнє поділяється на тертя ковзання і тертя кочення.

Тертя ковзання — це тертя руху двох тіл, коли швидкості в точці контакту різні за величиною й напрямом або за величи­ною чи напрямом (тертя між вкладишем підшипника і ший­кою, між кільцями і гільзою).

Тертя кочення - це тертя руху двох твердих тіл, при якому їх швидкості в точках контакту однакові за величиною і напря­мом (тертя в кулькових і роликових підшипниках).

Іноді обидва види тертя виявляються разом, коли кочення супроводжується ковзанням, наприклад, у деяких видах зуб­частих передач.

За наявністю і розподілом на поверхнях розрізняють такі види тертя:

—без мастильного матеріалу;

—з мастильним матеріалом.

Тертя без мастильного матеріалу відбувається тоді, коли між поверхнями тертя відсутній мастильний матеріал. Воно харак­теризується великими втратами потужності, виділенням теп­лоти, інтенсивним зношуванням, тому найбільш небезпечне для вузлів і агрегатів. Силу такого тертя можна визначити за формулою

F = f-P,

де f— коефіцієнт тертя, залежить від матеріалу і якості оброб­ки поверхні, перебуває в межах 0,1-0,9;

Р — навантаження, перпендикулярне до поверхні тертя.

Тертя з мастильним матеріалом — це тертя двох тіл при наявності на поверхнях тертя введеного мастильного матеріа­лу. На відміну від тертя без мастильного матеріалу характери­зується різким зменшенням втрат. У результаті підвищується надійність і довговічність роботи деталей. Тертя із мастильним матеріалом поділяють на тертя при граничному, рідинному та напівріджному змащуванні. Рідинне — змащення, при якому повний розподіл поверхонь тертя здійснюється з участю рідкого мастильного матеріалу.

На основі експериментального вивчення режимів роботи під­шипників ковзання російський вчений Микола Павлович Пет­ров створив гідродинамічну теорію тертя і запропонував фор­мулу, за якою значення сили рідинного тертя визначається як

Fp = n V • S/h

де n — динамічна в'язкість, Н с /м²;

V — швидкість відносного переміщення поверхонь, м/с;

S — площа поверхні тертя, м²;

h — товщина шару мастильного матеріалу, м.

Коефіцієнт рідинного тертя розраховується за формулою:

m = F_p/P= n • V- S/hP = n • V/h(P/S) = n • V/h -р,

де р = P/S — питомий тиск, Н/м².

Коефіцієнт рідинного тертя знаходиться в межах 0,01-0,001, товщина плівки мастильного матеріалу до 1 мкм.

У неро­бочому стані вал під дією власної ваги лежить на нижній по­верхні підшипника. їх розділяє тільки гранична плівка адсор­бованої на їх поверхнях оливи. По обидва боки вала утво­рюється клиновий серпоподібний зазор. Під час обертання вала адсорбована на його поверхні плівка оливи тягне за собою су сідні шари у звужену час­тину клиноподібного зазо­ру, що веде до підвищен­ня тиску, під дією якого вал підіймається і між ним та підшипником утворю­ється шар оливи.

На практиці, не вдаю­чись до розрахунків, мож­на користуватися такимиосновними положеннями гідродинамічної теорії змащування:

— при рідинному змащуванні втрати на тертя зростають зі збільшенням в 'язкості оливи, швидкості ковзання деталей, що труть­ся і площі їх контакту;

— надійність рідинного змащування зростає зі збільшенням швид­кості руху деталей, а також в'язкості оливи і зменшенням наван­таження на деталі;

— для змащування деталей, що швидко рухаються, можна зас­тосовувати оливу, яка має меншу в 'язкість. І, навпаки, для змащу­вання деталей, що повільно рухаються, необхідно брати оливу, що має високу в 'язкість;

— чим вище навантаження на деталі, що труться, тим більшої в'язкості повинна бути олива.

У ряді випадків (перегрів вузла, зниження в'язкості), при яких порушується гідродинамічний шар оливи, рідинне тертя переходить у тертя при граничному змащуванні. Товщина плів­ки оливи менше 0,1 мкм, коефіцієнт тертя в межах 0,01-0,1. У цьому випадку велику роль відіграє уже не в'язкість оливи, а її здатність утворювати на поверхнях тертя плівки фізичного (адсобція), хімічного (хемособція) походження та граничні плівки, отримані в процесі хімічної реакції між твердими по­верхнями та молекулами мастильного матеріалу.

Утворення адсорбційних плівок обумовлено наявністю в мас­тильних матеріалах полярних атомних груп, що утримуються на поверхні міжмолекулярними (вандерваальсовськими) сила­ми. Як правило, ці плівки чутливі до температури, оскільки тепло викликає десорбцію, порушення орієнтації та плавлення плівки. Тому такі плівки можуть бути застосовані при низьких температурах і в умовах малого тепловиділення під час тертя, тобто при малих навантаженнях та швидкостях ковзання.

Зношуваність — процес, пов'язаний з тертям, при якому відбу­вається руйнування і вилучення матеріалу з поверхні твердого тіла та нагромаджування його залишкової деформації при терті, що обумовлює поступову зміну розмірів і форми тіла. Резуль­тат зношуваності, визначений у встановлених одиницях, нази­вають зносом. На практиці розрізняють такі основні види зношу­ваності:

механічна — зношуваність у результаті механічної дії. Може бути абразивною — коли робоча поверхня стикається з достат­ньо твердими тілами, які можуть її дряпати і різати (зношення лап культиваторів, лемешів плуга) та утомна — в результаті утомного руйнування при повторному деформуванні мікрооб'ємів матеріалу поверхневого шару;

корозійно-механічна — зношуваність в результаті механічної дії, яка супроводжується хімічною або електричною взаємо­дією матеріалу з середовищем;

зношуваність при заїданні — зношуваність у результаті схоплю­вання, глибинного виривання матеріалу, перенесення його з однієї поверхні на іншу і дії утвореної нерівності на контактну з нею поверхню.

В умовах експлуатації сільськогосподарської техніки деталі, як правило, піддаються дії всіх трьох видів зношуваності.

Дата добавления: 2014-01-04