Сухое (полужидкостное) трение

Рассмотренная выше характеристическая диаграмма трения (рис. 4) показывает, что при уменьшении скорости движения или увеличении нагрузки условия жидкостного трения ухудшаются. Масляный клин, разделяющий трущиеся поверхности, становится все тоньше, и жидкостное трение переходит в полу жидкостное (точка С).Если дальше повышать нагрузку или снижать частоту вращения, то зазор становится меньше h_{min. кр}. Через масляную пленку начинают проступать отдельные микронеровности, имеющиеся на трущихся поверхностях, наступает местный (локальный) контакт деталей, имеет место граничная смазка. Дальнейшее уменьшение зазора способствует возрастанию коэффициента трения, так как увеличивается зона контакта (левая часть экспериментальной кривой на рис. 4). Область граничной смазки увеличивается, а жидкостной уменьшается, дальнейшее увеличение нагрузки приводит к сухому трению и заклиниванию.

Полужидкостной смазкой называют такой режим трения, когда вместе с жидкостной имеет место и граничная смазка. Переход от жидкостной смазки к граничной происходит постепенно. Полужидкостное трение особенно легко возникает при уменьшении скоростей скольжения поверхностей трения, а это обычно бывает при пуске и остановке двигателя или механизма, поэтому и износы деталей максимальны на пусковых режимах. Износы будут особенно возрастать, если в масле содержатся абразивные механические примеси.

В двигателях и других машинах имеются такие узлы, в которых невозможно обеспечить жидкостное трение (цилиндр — поршень, зубчатые зацепления и др.). Даже узлы трения, работающие при установившемся режиме на жидкостной смазке, определенные периоды эксплуатируются при полужидкостной смазке (например, пуск и остановка машины, неустановившиеся нагрузки, резкое изменение скоростей). Полужидкостное трение будет наблюдаться и при высоких удельных нагрузках, рабочих температурах, неправильно подобранной (низкой) для данных условий работы вязкости масла, резком изменении вязкости с изменением температур (недостаточный индекс вязкости), нарушении геометрической формы деталей (большие износы, плохие качества материала, его обработка и сборка деталей), при недостаточном поступлении масла к трущимся поверхностям, при попадании в масло абразивных механических примесей и т. д.

Во всех случаях, когда не обеспечивается жидкостная смазка износ деталей будет тем меньше, чем выше смазывающая способность масла, т. е. чем благоприятнее химический состав масел, тем лучше взаимодействие молекул масла и поверхностей трения.

Требования к смазочным материалам для автомобилей

Основное назначение смазочных масел - уменьшить износ сопряженных трущихся деталей, заменить трение между частицами металла трением между слоями масла. Тонкий смазочный слой, находящийся между трущимися поверхностями, выполняет ответственные и разнообразные функции. Можно сказать, что на этом тонком масляном слое строится развитие всей сложнейшей современной техники. С любой машины, от самой простой до самой сложной уберите масло, и машина за очень короткий отрезок времени перестанет существовать, вернее работать.

Усложняются условия работы в современных узлах трения существующих и проектируемых машин - повышается давление, скорость, температура, часто узлы трения работают в различных агрессивных средах; все это предъявляет более высокие требования к смазочным маслам. От того, насколько правильно подобран смазочный материал, каково его качество, как строго выдерживаются установленные режимы работы масла, зависит длительность межремонтных сроков работы машин, их эффективность и надежность, а все это определяет экономичность и величину непроизводительных затрат энергии, расход на приобретение смазочных материалов.

Условия работы масла в различных узлах трения чрезвычайно разнообразны. Для того чтобы обеспечивались наиболее правильные режимы смазки, смазочные масла должны обладать определенными свойствами, отвечать предъявляемым к ним требованиям. В очень тяжелых условиях работают масла, смазывающие детали двигателей внутреннего сгорания (действие высоких температур, контакт с продуктами сгорания топлива и т. д.). Трансмиссионные масла, идущие для смазывания зубчатых передач, подвергаются действию очень высоких давлений, а скоростные и температурные условия работы у них легче, чем у моторных масел. Условия работы масел для смазки различных металлообрабатывающих станков более легкие, здесь нет ни очень высоких, ни очень низких температур, нет и высоких давлений.

Несмотря на различные условия работы того или иного узла трения, к смазочным маслам могут и должны быть предъявлены общие требования, которым должны отвечать все без исключения смазочные масла.

1. Масла должны иметь оптимальную вязкость, обеспечивающую надежную работу узлов трения на всех возможных режимах.

2. Для обеспечения минимального износа трущихся деталей в условиях, когда не может быть обеспечена жидкостная смазка, масла должны иметь наиболее высокие смазывающие свойства.

3. Масла не должны содержать воды, механических примесей и коррозийно-активных веществ.

4. Масла должны обладать высокой химической стабильностью, т. е. не изменять свои свойства в процессе транспорта и хранения.

Кроме перечисленных общих, к каждой группе масел дополнительно предъявляются свои специфические требования, которые будут приведены ниже.

Высокие температуры и удельные давления в узлах трения, влияние агрессивных сред, паров воды, отработавших газов, высокая распыленность в картере двигателя и постоянный контакт с кислородом воздуха - все это очень неблагоприятно отражается на показателях качества моторного масла.