1. При граничной смазке поверхности сопряженных тел разделены
слоем смазочного материала весьма малой толщины (от толщины одной
молекулы до 0,1 мкм). Наличие граничного слоя или граничной пленки
снижает силы трения по сравнению с трением без смазочного материала
в 2 – 10 раз и уменьшает износ сопряженных поверхностей в сотни раз.
Схема скольжения тел при граничной смазке:
а - смазывание идеальных поверхностей;
б - контактирование реальных поверхностей;
А - участки, воспринимающие нагрузку;
Б - участки непосредственного контактирования
или контактирования при твердых пленках
2. Смазочный материал в граничном слое анизотропен, в
тангенциальном направлении молекулярные слои легко
изгибаются и при толщине слоя больше некоторой
критической величины скользят друг по другу; по нормали к
твердой поверхности пленка обладает высоким
сопротивлением сжатию; ее несущая способность
исчисляется десятками тысяч килограммов на 1 см2.
Деформация сжатия пленки в довольно высоком интервале
не выходит за пределы упругости.
Благодаря подвижности молекул смазочного материала на
поверхности трения адсорбция протекает с большой
скоростью, что сообщает смазочной пленке свойство
«самозалечиваться» при местных ее повреждениях. Это
свойство играет большую роль в предупреждении лавинного
процесса схватывания.
3. Из предыдущего вытекает, что граничная пленка должна обладать
высоким сопротивлением продавливанию и низким сопротивлением
срезу. Исходя из таких требований, к твердым смазочным материалам,
применяемым для смазки металлических поверхностей, можно отнести
некоторые тела слоисто-решетчатой, пластинчатой структуры, мягкие
металлы и тонкие пленки полимеров.
Тела слоисто-решетчатой структуры – графит, молибденит
(дисульфид молибдена MoS2), сульфид серебра, пористый свинец и др.
Кристаллическая структура графита; слои плотно упакованных атомов углерода
разделены большими расстояниями
4. Структура дисульфида молибдена MoS2; единичные пластинки состоят из чистого
молибдена или из чистой серы, расстояние между ними 0,366 нм и связь
относительно слабая: 1 - атом молибдена; 2 - атомы серы
5. Мягкие металлы – твердые смазочные материалы. Они должны
иметь низкое сопротивление срезу в диапазоне рабочих температур. Для
смазывания используют твердые пленки свинца, олова и индия.
Жидкостная смазка характеризуется тем, что поверхности трения
разделены слоем жидкого смазочного материала (масла), находящегося
под давлением. Давление смазочного материала уравновешивает
внешнюю нагрузку.
Существуют два способа создания давления в несущем слое. В
зависимости от того какой способ реализуется при работе опоры их
разделяют на гидростатические и гидродинамические. Те и другие
являются опорами трения при жидкостной смазке, но так как
гидродинамические опоры более распространены, то под опорой с
жидкостной смазкой понимают гидродинамическую опору.
8. В гидродинамической опоре клиновой зазор является
необходимым условием поддержания режима трения при
жидкостной смазке. В плоских опорах клиновой зазор
создается конструктивно, с помощью скосов поверхности,
как это имеет место в ползунах и кольцевых опорах, либо
благодаря самоустановке опорной поверхности (упорные
подшипники типа подшипника Мичелла).
9. Схема распределения давления внутри масляного
слоя подшипника:
а — в поперечном сечении;
б — в продольном сечении;
1 — при продольной канавке;
2 — при кольцевой канавке
10. Эпюра распределения скоростей в вязкопластичном потоке
при качении цилиндра по плоскости (x1, x2 – координаты
концов смазочной прослойки )
11. Согласно прикладной гидродинамической теории смазки в
качестве необходимого условия трения при жидкостной
смазке минимальный зазор между поверхностями должен
быть не менее суммы средних высот неровностей
поверхностей, то есть hmin ≥ Rz вала + Rz подш.
Пластичные смазочные материалы, как и жидкие, могут
обеспечить режим трения, исключающий непосредственный
контакт поверхностей и их взаимное внедрение. В отличие от
масел, являющихся вязкими жидкостями, пластичные
смазочные материалы обладают вязкопластическими
свойствами. Поток такого материала имеет следующие
особенности. В нем имеются зоны, в которых отсутствует
послойное скольжение, течение в них происходит как в
идеальной пластичной среде; вне этих зон течение вязкое.
