Основные требования и определения по трению

В литературе приводятся сведения по двум видам трения - внешнему и внутреннему. В ГОСТ 27674-88 дается определение только внешнему трению.

Внешнее трение - это явление сопротивления относительному перемещению, возникающее между двумя телами в зонах соприкосновения поверхностей по ка­сательным к ним, сопровождаемое диссипацией энергии. Этот вид трения вызы­вает у деталей дефекты, главным образом, в виде износа. В процессе внешнего трения происходит объемное деформирование тонких поверхностных слоев. В за­висимости от характера объемного деформирования И. В. Крагельский выделяет пять видов фрикционных связей (пятна контакта):

–упругое оттеснение металла -1;

–пластическое оттеснение металла - 2;

–срезание неровностей - 3;

–схватывание окисных пленок и их разрушение - 4, 5.

Виды 1-3 образуются при механическом взаимодействии поверхностей, а 4-5 при молекулярном.

Рисунок 9 - Виды нарушения фрикционных связей

В зависимости от условий работы один вид связей может переходить в дру­гой. Этот переход зависит от температуры поверхности трения, молекулярного взаимодействия, физико-механических свойств металлов и микрорельефа поверх-

ности трения. Упругое оттеснение металла происходит в результате упругой де­формации отдельных неровностей.

При больших нагрузках микронеровности деформируются пластически, при этом поверхностные слои металла упрочняются, микронеровности сглаживаются.

Микрорезание происходит при наличии на поверхности трения твердых частиц абразива или частиц износа, которые внедряют в поверхность трения.

Четвертый вид имеет место в том случае, когда прочность пленки ниже прочности основного металла, если больше, то имеем пятый вид.

Упругое оттеснение металла будет иметь место, если

где h - глубина внедрения; R - радиус внедряющейся неровности; с - ко­эффициент формы и упрочнения; Qs - предел текучести металла; Е - модуль про­дольной упругости; μ - коэффициент Пуассона.

Пластическое оттеснение оценивается по углу наклона неровностей

где β - коэффициент (0,8 ... 2); Н - твердость по Бриннелю.

Виды трения

В зависимости от наличия или отсутствия относительного движения разли­чают трение покоя и трение движения.

Трение покоя - это трение двух тел при микросмещениях до перехода к относительному движению.

Трение движения -трение двух тел, находящихся в относительном движении.

По характеру относительного движения различают трение скольжения и трение качения.

Трение скольжения - это трение движения, при котором скорости тел в точке касания различны по величине и направлению или по величине или по направлению.

Трение качения - это трение движения двух тел, при котором их скорости в точках касания одинаковы по величине и направлению.

Виды трения по наличию смазочного материала - трение со смазочным мате­риалом и трение без смазочного материала.

Трение со смазочным материалом - это трение двух тел при наличии на поверхности трения введенного смазочного мате­риала любого вида.

Трение без смазочного материала - трение двух тел при отсут­ствии на поверхности трения введенного смазочного материала любого вида. Трение без смазки сопровождается высокой температурой, возникающей на микроскопических контактах участков трущихся поверхностей. Нагрев приводит к химическим и структурным изменениям поверхностных слоев деталей.

При различном физическом состоянии смазочного материала различают - •газовую смазку,

•жидкостную смазку,

•твердую смазку.

Виды смазки по типу разделения поверхностей трения смазочным слоем –

•гидродинамическая смазка,

•гидростатическая смазка,

•газодинамическая смазка,

•граничная смазка,

•полужидкостная смазка и др.

Гидродинамическая смазка - жидкостная (газовая) смазка, при которой полное разделение поверхностей трения осуществляется в результате давления, самовозникающего в слое жидкости (газа) при относительном движении поверх­ностей.

Особые свойства граничной смазки определяются молекуляр­ным взаимодействием трущихся поверхностей на слой смазки. Толщина слоя смазки при этом составляет примерно 0,1 мкм. При этом смазка в свою очередь должна располагать особой молекулярной природой, содержащей удлиненные молекулы, образующие полярные (активные) группы.

В тонких слоях эти группы молекул адсорбируются на поверхностях тре­ния, образуя граничную форму смазки, в которой все молекулы занимают пра­вильное положение перпендикулярное осям движущихся поверхностей. Такая пленка смазки позволяет резко снизить износ трущихся поверхностей, т. к. она препятствует их металлическому контакту.

Однако эффективна такая смазка лишь при небольших нагрузках. При повышенных нагрузках поверхностно-активные молекулы под доста­точно большим удельным давлением проникают в микроскопические трещины поверхностей, проявляют расклинивающее действие, чем облегчают ускоренное их разрушение.

Полужидкостная смазка - это смазка, при которой частично осуществляется жидкостная смазка.

Основными характеристиками процесса трения являются: сила трения, коэф­фициент трения, поверхность трения, скорость скольжения, коэффициент сцепления.

Сила трения - сила сопротивления при относительном перемещении одного тела по поверхности другого под действием внешней силы.

Коэффициент трения - отношение силы трения двух тел к нормальной силе, прижимающей эти тела друг к другу.

Поверхность трения - поверхность тела, участвующая в трении.

Скорость скольжения - разность скоростей тел в точках касания при скольжении.

Коэффициент сцепления - отношение наибольшей силы трения покоя двух тел к нормальной относительно поверхностей трения силе, прижимающей тела друг к другу.