ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Роль масла в снижении трения и износа деталей из "Качество моторного масла и надежность двигателей" Современный двигатель внутреннего сгорания представляет собой сложный механизм, работоспособность которого зависит от четкого функционирования его различных систем и, в первую очередь, системы смазки. Основное назначение системы смазки — своевременный подвод чистого и, при необходимости, охлажденного моторного масла к трущимся деталям двигателя для уменьшения трения и износа этих деталей за счет создания на их поверхностях прочной масляной пленки. Средняя площадь поверхностей трения деталей современного автомобильного двигателя типа ЯМЗ-238 составляет только по цилиндрам примерно 10000 см2, д количество смазываемых деталей более 200. [c.6] На рис. 3 приведена зависимость коэффициента трения / от характеристики режима смазки А. Согласно гидродинамической теории смазки коэффициент трения имеет линейную зависимость от характеристики режима смазки, однако практически эта зависимость более сложная и имеет ярко выраженный минимум. Область правее минимума соответствует чисто гидродинамическому режиму смазки, при котором наблюдается в определенной мере саморегулирование. В этом случае повышение скорости вызывает увеличение силы трения, а отсюда повышенное тепловыделение, что в свою очередь снижает вязкость масла и уменьшает трение. В результате сила трения и температура масляного слоя ста били-зируются. [c.7] Применительно к подшипникам двигателя области 1 к. 2 на рис. 3 характеризуют режим их смазни при пуске, область 3 — режим смазки при нормальной работе двигателя. [c.8] Толщина масляной пленюи между поршнавым кольцом и цилиндром под действием гидродинамического эффекта закономерно меняется на каждом такте, имея минимум в ВМТ (верхняя мертвая точка) н НМТ (нижняя мертвая точка) и максимум приблизительно на половине хода поршня. [c.8] В этом случае свойства граничной пленки становятся отличными от объемных свойств и коэффициент трения будет зависеть уже не от вязкости смазки, а от наличия в ней поверхностно-активных веществ, имеющих полярные молекулы. [c.9] Сущность граничной смазки заключается в следующем. В результате взаимодействия металлических поверхностей со смазочным маслом на образовавшейся окисной пленке, покрывающей основной металл, формируются вторичные адсорбционные граничные пленки из компонентов масла. Силы, действующие на адсорбированные слои смазки, можно условно разделить на химические (хемосорбция), адсорбционные (силы Ван-дер-Ваальса между твердым телом и молекулами, адсорбированными на его поверхности) и межмо-лекулярные (между адсорбированными молекулами), а также силы водородной связи. [c.9] Силы Ван-дер-Ваальса определяют характер взаимодействия поверхностей трения с химически инертными компонентами смазочной среды, т. е. адсорбционный эффект. Они определяют структуру и свойства граничных смазочных пленок на поверхностях трения. Особенностью взаимодействия сил Ван-дер-Ваальса является слабая энергия связи, которая на два-три порядка ниже энергии химических связей. Поэтому все структуры, обусловленные этой связью, малоустойчивы и имеют сравнительно низкие температуры плавлсг ния. [c.9] Механизм образования граничной пленки заключается в следующем полярные молекулы смазочной ореды сталкиваются при своем беспорядочном движении с поверхностью трения, попадают в ее электрическое силовое поле и, присоединяясь к ее активным центрам, образуют на поверхности адсорбированный ориентированный мономолекулярный слой (ворс). Этот слой служит как бы зародышем для образования квазикристаллической структуры в граничащей со сма-, занной поверхностью зоне. После этого, в случае достаточной концентрации поверхностно-активных веществ в масле, происходит образование дальнейших рядов молекул, присоединяющихся к свободным концам молекул первичного слоя, В результате создается мультимолекулярный слой, образующий длинный ворс, В ближайшей к твердой поверхности зоне молекулы фиксированы так же, как и в твердых кристаллах, и поэтому граничная пленка близка к твердокристаллической. [c.9] Такие адсорбционные граничные пленки, состоящие из полярных молекул цепного строения, обладают очень высокой прочностью на сжатие, высокой упругостью и при наличии нормального давления обеспечивают возможность легкого скольжения в результате сдвига ло плоскостям, образованными концевыми группами молекул. Прочность структурированной пленки возрастает с увеличением давления, что способствует предотвращению контакта трущихся поверхностей. [c.10] Толщина адсорбционных пленок обычно не превышает 0,1 мкм. Поэтому такие пленки не могут нивелировать шероховатость поверхностей трения, высота неровностей которых, как правило, значительно больше, а повторяют миюро-рельеф поверхности. [c.10] Возрастающие с расстоянием дезорганизация и ослабление сил связи между молекулами приводят к неустойчивости 1аиболее удаленных от поверхности рядов молекул. В результате происходит постепенный переход твердокристаллической структуры в жидкокристаллическую и граничная смазка сменяется жидкостной. [c.10] Помимо физической адсорбции молекул смазки на поверхности трения возможна также химическая адсорбция, возникающая под действием химической связи между материалом поверхности твердого тела и адсорбирующимися на ней молекулами. [c.10] Физическая адсорбция об ратима. Адсорбированные пленки на поверхности трения могут разрушаться от термических (при температуре 100— 150 °С) и механических воздействий. Первые вызывают десорбцию, вторые — истиравие. Кроме того, адсорбированные пленки могут разрушаться и от действия растворителей (бензина я др.). Хемосорбция необратима, так как между поверхностью и адсорбирующимися (молекулами возникает прочная химическая связь с образованием нового соединения на поверхности твердого тела. [c.10] Таким образом, граничные, пленки, формируемые из раЗ личных компонентов моторного масла на трущихся деталях двигателя, имеют огромное значение для всех процессов трения, износа и граничной смазки. Эти пленки разделяют трущиеся поверхности, когда отсутствует жидкостная смазка, и, препятствуя непосредственному металлическому контакту, предотвращают их ювенильное трение и схватывание. [c.11] Здесь следует отметить, что естественные поверхностные окисные и адсорбционные пленки способны защищать трущиеся поверхности деталей от чрезмерного трения и износа при умеренных термических и нагрузочных режимах работы двигателя. Однако они недостаточно надежны и не обеспечивают их эффективную защиту от износа при тяжелых режимах трения. Эта задача рещается путем создания на трущихся поверхностях искусственных пленок, формируй емых в процессе трения антиизносными и антизадирными присадками, гаводимыми в масло. [c.11] Вернуться к основной статье