Смазочные материалы в трибологической системе

Общие сведения.

Применение смазочных материалов является неотъемлемой частью эксплуатации машин и механизмов, где главной противодействующей силой является сила трения. Разработка смазочных материалов является неотъемлемой частью разработки машин и механизмов. В разработке материалов используются знания из материаловедения, химии процессов, технологии обработки, охраны труда и безопасности применения, материалы разрабатываются с учётом экологических последствий от утилизации.

Немного истории и науки.

Трибология – это наука о трении, изнашивании и смазке. Несмотря на то, что применение смазочных материалов восходит к древним временам, а первые попытки научного обоснования трения и методов борьбы замечены в XVI веке (даже сам великий Леонардо Да Винчи приложил к этому руку), научные разработки и технологии применения вплоть до 70-х годов XX века игнорировали химию процесса трения в присутствии смазочного материала, а следовательно были бессильны перед решением многих технологических вызовов.

Только налаживание междисциплинарных связей между представителями разных научных дисциплин позволило совершить прорыв в повышении практической эффективности смазочных материалов. Таким образом, качественная смазка – это не просто кусок сала, а сложный инженерный продукт, созданный в содружестве физика и химика!

Трибологическая система – это совокупность всех элементов участвующих в процессе трения: трущаяся пара (пары материалов), область взаимодействия (режим контакта), параметры (нагрузка, кинематика, скорость, температура, длительность), заполняющая эту область среда (тип смазки), а также окружающая среда. Сложность этой системы затрудняла описание трения как причину изнашивания, а следовательно, рецепты борьбы с трением были интуитивно ограничены: смазать салом, чтобы не скрипело.

Типы трения.

Наружное трение – это механическая сила сопротивления

относительному движению (динамическое или кинетическое трение)

или препятствующая движению (статическое трение)

между поверхностями скольжения или качения.

Внутреннее трение (вязкость) – трение между молекулами смазочного материала.

Трение скольжения – простое скользящее движение без качения и вращения.

Трение качения – образуется в результате контакта при качении.

В самом распространённом элементе механизма, подшипнике качения, присутствуют два типа трения: трение качения между шариком и дорожкой качения и трение скольжения между сепаратором и шариками.

В зубчатых передачах также присутствуют оба типа трения, т.к. хотя профиль зуба колеса построен по сложной эвольвентной форме, для создания движения качения одного зуба по другому, однако в отдельных фазах кинематики невозможно избежать и скольжения.

Статическое трение – это максимальная сила для инициирования движения одного тела относительно другого.

Кинетическое трение – то же, но в условиях относительного движения.

Прерывистое перемещение при трении – при медленном движении скольжения, когда трущаяся пара связана с вибрирующей системой.

Трение в условиях смазки.

Трение твёрдых тел – сухое трение. Максимальный показатель износа, отправная точка для создания смазочного материала.

Граничная смазка – молекулярный слой вещества снижающий износ. Здесь используются знания из химии, т.к. граничные плёнки образуются ПАВами и продуктами их химических реакций с поверхностью.

Жидкостное трение – обе поверхности разделены сплошной жидкой смазочной гидростатической или гидродинамической плёнкой.

Другие типы трения и смазок являются комбинациями вышеперечисленных: смешанное, трение твёрдых смазочных материалов, гидродинамическая эластогидродинамическая смазка, термоЭГД.

Данной статьёй я хочу я хочу подчеркнуть базовые задачи для разработки смазочных материалов, чтобы в дальнейших статьях при описании характеристик товарных категорий можно было бы обращаться к данному фундаменту.

Мы начали с трения, следующая статья будет посвящена износу.

Продолжение следует…

Правильного выбора и профессионального применения.

03.09.2024.

При подготовке статьи использовал справочник «Смазочные материалы. Производство, применение, свойства», Т.Манг, У.Дрезель.