В данной статье рассмотрим основные режимы смазывания узлов трения, а также особенности повышения ресурса работы механизмов в режиме граничной смазки – при пуске, останове, недостатке смазочного материала.
Смазочный материал является неотъемлемой частью узла трения, обеспечивая уменьшение силы трения и износа, предотвращение повреждений.
Оптимально подобранные смазочные материалы позволяют повышать ресурс узлов в несколько раз, обеспечивать возможность увеличения эксплуатационных характеристик механизмов, работы в экстремальных режимах.
Основные режимы смазки узлов трения
Существует три режима смазки: гидродинамический, смешанный и граничный.
При гидродинамическом режиме смазки поверхности деталей полностью разделены слоем смазочного материала и не контактируют друг с другом за счет эффекта «масляного клина», что достигается при увеличении скорости скольжения. Толщина слоя смазочного материала превышает величину шероховатости поверхности.
Данный режим смазки можно назвать идеальным для механизмов, однако достичь его очень сложно, особенно в современном оборудовании, которое эксплуатируется в сложных условиях.
Большинство узлов оборудования работают в режиме граничной смазки, при котором поверхности в некоторых местах контактируют напрямую.
Они разделены тонкой смазочной пленкой, локальные нарушения которой приводят к повышенному трению, образованию задиров – широких и глубоких борозд по направлению скольжения, преждевременному изнашиванию и выходу из строя компонентов.
Работа в режиме граничной смазки характерна для высоко нагруженных тихоходных узлов в любой период их эксплуатации, а также для других систем в моменты запуска и останова, приработки, недостатка смазочного материала, когда прочная масляная пленка не образована.
Яркий пример – поршни ДВС. Около 70 процентов их износа приходится на моменты запуска двигателя.
Смешанный режим смазки – чередование вышеуказанных режимов. При этом расстояние между поверхностями меньше или равно величине их шероховатости.
Другие режимы смазки
Частным случаем гидродинамической смазки является газодинамический режим. Он характеризуется образованием воздушного клина («газовой подушки») между сопряженными поверхностями при достижении необходимой скорости движения, а не масляного. Такой режим трения наблюдается, например, в лепестковых газодинамических подшипниках микротурбинных установок.
Сухое трение – трение, происходящее между деталями без использования смазочного материала. Так, торможение автомобиля осуществляется за счет силы трения между колодками и тормозным диском.
Граничная смазка: роль твердых смазочных материалов в обеспечении работоспособности узлов в экстремальных режимах эксплуатации
Одним из самых эффективных на сегодняшний день способом защиты деталей в условиях граничной смазки является внедрение в их поверхности твердых смазочных материалов.
Наиболее популярными из них являются вещества слоистой структуры, такие как дисульфид молибдена и графит. Они характеризуются большим сопротивлением сжатию и малым сдвиговым сопротивлением.
При введении твердой смазки в зону трения ее высокодисперсные частицы заполняют впадины микронеровностей поверхности, увеличивая ее опорную площадь и несущую способность.
На деталях образуется гладкая и очень скользкая пленка, которая способна выдерживать значительные контактные давления.
Слой твердой смазки может формироваться в процессе трения под нагрузкой, в случае использования твердых смазочных веществ в виде высокодисперсных порошков.
Также порошки смешиваются с базовым маслом, путем чего получаются пасты. Такой способ применения твердых смазок позволяет добиться простоты нанесения, увеличения адгезии материала.
Наиболее инновационным видом твердых смазок являются антифрикционные твердосмазочные покрытия.
Они содержат в своем составе высокодисперсный порошок одного или нескольких твердых смазочных веществ, растворители и связующие вещества (пленкообразователи) – смолы.
Тонкая смазочная пленка на обработанных покрытием деталях формируется уже после отверждения связующего.
Сухой слой покрытия представляет собой прочно сцепленную с поверхностью детали матрицу связующего, в ячейках которой равномерно распределены дисульфид молибдена, графит, политетрафторэтилен, дисульфид вольфрама или другие твердые смазочные вещества.
Интеграция высокодисперсных частиц твердых смазок позволяет существенно расширить режимы эксплуатации механизмов и оборудования.
Покрытия могут применяться как самостоятельно, так и в комплексе с традиционными смазочными материалами – жидкими и пластичными.
Нанесение покрытий на этапе производства или обслуживания деталей позволяет снизить вероятность задиров, схватываний и чрезмерного износа при запуске агрегатов, останове их работы, при вытекании смазки из узла, ее испарении, выгорании, замерзании, выдавливании в условиях высоких нагрузок – во всех случаях, когда прочная смазочная пленка между деталями не образована.
Многочисленные исследования показывают, что твердые смазочные материалы эффективно снижают трение и износ в режимах смешанной и граничной смазки – в наиболее экстремальных условиях работы механизмов.
Они сводят к минимуму риск образования задиров при перегрузках, отличаются термостойкостью, окислительной стабильностью, стойкостью к воздействию неблагоприятных внешних факторов, позволяя узлам трения длительно работать в экстремальных условиях.
На данном канале будем и дальше рассказывать обо всех новинках и опыте применения твердых смазочных материалов для снижения трения – обязательно подписывайтесь. Также следите за «Моденжи» на официальных страницах в соцсетях – ВКонтакте, Telegram, YouTube, RUTUBE.