ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Общие вопросы изнашивания. Классификация видов износа из "Применение смазочных масел в автомобильных и тракторных двигателях" Если под влиянием высокой температуры масла, увеличения нагрузки или понижения скорости перемещения смазочная пленка становится тоньше определенной величины (порядка0,1 мк), то закономерности совершенной смазки нарушаются. Свойства гонкой пленки между твердыми поверхностями оказываются отличными от свойств масла в объеме. В этом случае коэффициент трения зависит не от вязкости масла, как при совершенной смазке, а от концентрации в нем поверхностно-активных веществ, присутствие которых не только снижает силу трения, но и резко уменьшает износ (по сравнению с сухим трением). Такое трение называется граничным. [c.20] Для оценки описанного явления было введено понятие о маслянистости масел. По Б/ В. Дерягину [11] под маслянистостью понимают способность смазочного вещества (или совокупность его свойств, отличных от вязкости) обеспечивать смазочное действие в условиях, когда прослойка смазки достаточно гонка и ее действие не определяется только вязкостью. [c.20] ОТ твердой стенки не постепенно, а скачком. Таким образом, граничная пленка резко отделяется от объема масла, обладающего обычными свойствами. [c.21] Для изучения строения граничных масляных пленок применяли различные методы капиллярно-химический, рентгено- и электронографический и др. Было установлено, что особые свойства граничных слоев распространяются на расстояние от металлической поверхности, превыщающее во много раз толщину первичного адсорбированного слоя. Это явилось основанием к разработке модели полимолекулярного граничного слоя. [c.21] Молекулы жирных кислот и некоторых других полярноактивных веществ на металлических поверхностях аккумулируются в количествах, соответствующих десяткам молекулярных слоев, и построены как димеры, т. е. парные молекулы. Димеры при соприкосновении с металлом в связи с высоким потенциалом поверхности разделяются на отдельные молекулы, которые образуют первичный слой. Остальные молекулы присоединяются как координационные димеры (рис. 3,в). [c.22] Ахматовым [13] разработана схема постепенного перехода от граничного к гидродинамическому режиму смазки (рис. 4). [c.22] В процессе граничного трения постепенно все микронеровности поверхности заполняются полярными мультислоями. Таким образом происходит нивелирование поверхностей. Это позволяет рассматривать граничный смазочный слой как квазитвердое тело. Часто прибегают к сравнению адсорбированной граничной пленки с колодой атласных карт, имея в виду легкость скольжения под действием тангенциальных сил слоев молекул в плоскостях, проходящих через метильные группы, и трудность прорыва или про-давливания слоев молекул силой, нормальной к поверхности. [c.22] Дальнейшие исследования тяжелых рел имов трения стали по стали показали, что поверхностно-активные соединения, даже в тех случаях когда происходит их взаимодействие с металлом с образованием мыл, не способны предотвратить наиболее тяжелые повреждения поверхностей трения, развивающиеся при высоких контактных давлениях в результате схватывания и протекающих вслед за этим процессов заедания и сваривания. [c.23] Непосредственное контактирование металла с металлом при высоких контактных давлениях удалось предотвратить в присутствии веществ, содержащих химически подвижные атомы серы, хлора или фосфора. Именно поэтому с появлением гипоидных передач и других узлов трения и механизмов, работающих в условиях высоких контактных напряжений и скоростей скольжения, все большее значение приобретают вопросы химического модифицирования металлических поверхностей непосредственно в процессе трения при помощи вводимых в масла присадок. [c.23] Изучение механизма действия присадок показало, что при тяжелых режимах трения на поверхности стали образуются соли неорганических соединений железа с серой, хлором и фосфором суб-микроскопической толщины. Именно эти слои, экранируя поверхность металла, обнажающуюся в процессе трения, обеспечивают надежное разобщение трущихся поверхностей и предотвращают их схватывание, заедание и сваривание. [c.23] Было установлено, что серо- и хлорорганические соединения слабо изменяют параметры трения (скорость и нагрузку), при которых происходит заедание стальных поверхностей, но снижают интенсивность этого процесса. Наоборот, специфической особенностью фосфорорганических соединений является их способность значительно повышать критические параметры трения, однако возникающее в присутствии этих соединений заедание носит, как правило, катастрофический характер и часто заканчивается свариванием поверхностей трения. [c.23] Протеканию химических реакций в зоне трения способствуют два обстоятельства. Во-первых, процесс граничного трения сопровождается значительными местными повышениями (вспышками) температуры. Так, Боуден [14] методом естественной термопары зарегистрировал вспышки температуры, достигающие 500—1000° С. Во-вторых, в процессе изнашивания происходит непрерывное обнажение микроучастков чистого металла, обладающего высокой каталитической активностью. Это и создает все предпосылки для протекания различных химических реакций на поверхностях трения даже в присутствии таких соединений, которые в обычных условиях рассматриваются как абсолютно инертные по отношению к металлам. [c.23] Эти наблюдения позволили сформулировать основные положения относительно роли жидких углеводородных сред при тяжелых режимах трения. Они сводятся вкратце к следующему. [c.24] С одной стороны, жидкая смазка является барьером, затрудняющим доступ кислорода к зонам трения. С этой точки зрения наиболее важными факторами являются те, которые определяют условия транспортирования кислорода к зонам трения (вязкость углеводородных сред, толщина масляной пленки, условия перемешивания). Так, например, заедание стальных поверхностей при наличии барьера из высоковязкого масла может сопровождаться износами, значительно превосходящими износ при сухом трении. Наоборот, при смазывании тел трения тонкими легкопроницаемыми для воздуха масляными пленками возникновение процесса заедания затрудняется. [c.24] С другой стороны, жидкие смазочные среды являются поставщиком кислородсодержащих продуктов к зонам трения. Активные кислородсодержащие продукты (например, перекиси) могут полностью компенсировать отсутствие кислорода даже при трении в условиях глубокого вакуума. В связи с этим большое значение имеет окисляемость смазочных сред. Установленные [24] существенные различия в поведении низкомолекулярных индивидуальных углеводородов при тяжелых режимах граничного трения связаны именно с различиями в-легкости их окисления. [c.24] Естественно, чтЬ молекулярный кислород и процессы сопряженного окисления стали и смазочных сред оказывают существенное влияние на характер процессов граничного трения в присутствии не только углеводородов, но и растворов в них химически активных присадок. Так, было установлено [28], что в присутствии кислорода резко возрастает активность серосодержащих присадок. Кислород также чрезвычайно сильно влияет на поведение фосфорорганических соединений при заедании стальных поверхностей. При достаточно высокой интенсивности действия окислителей предотвращается сваривание стальных поверхностей. [c.25] Изложенные концепции были разработаны для тяжелых режимов трения стали по стали. Применительно к двигателям внутреннего сгорания такие режимы наблюдаются при работе зубчатых колес, шариковых подшипников и других деталей и узлов, где имеются высокие контактные напряжения. Однако и в основных парах трения двигателя, т. е. в цилиндро-поршневой группе и в подшипниках коленчатого вала, в определенной степени протекают описанные выше процессы. При приработке, когда поверхности фактического касания еще невелики, развиваются высокие контактные напряжения. Аналогичные явления наблюдаются и в процессе нормальной работы двигателя вследствие неравномерного прилегания поверхностей трения, связанного с деформированием деталей, наличием макроотклонений. В результате происходят натиры, задиры и местные выработки, весьма характерные для деталей двигателя и определяющие в значительной степени надежность работы пар трения. [c.25] Вернуться к основной статье