Файл: Мизери, А. А. Эксплуатация текстильного оборудования с деталями из пористых спеченных материалов.pdf

смазки — это уменьшить или полностью исключить износ и сни­ зить трение.

Различают следующие виды трения: чистое, сухое, граничное, полусухое или полужидкостное, жидкостное или гидродинамиче­ ское.

Чистое трение возможно лишь при полном отсутствии на тру­ щихся поверхностях примесей в виде адсорбированных молекул жидкостей или газов. Чистое трение в технике, вообще говоря, почти не осуществимо.

Сухое трение имеет место там, где поверхности преднамеренно не смазываются, но эти поверхности все же покрыты тончайшими пленками окислов, адсорбированными молекулами газов или жид­ костей.

Граничное трение осуществляется в том случае, когда толщина слоя смазки в самой узкой части зазора становится настолько ма­ лой (порядка 0,1 мк и менее), что ее поведение не определяется объемной вязкостью, а зависит от тех свойств, которые она при­ обретает в узких зазорах под влиянием взаимодействия с поверх­ ностью трения. Основными факторами, способствующими утоне­ нию слоя смазки, являются высокие давления, малые скорости, форма поверхности трения и др. При увеличении толщины слоя смазки и постепенном увеличении влияния объемных свойств смазки трение от граничного постепенно переходит к смешанному полужидкостному, а затем к жидкостному или гидродинамиче­ скому. Несмотря на различную природу чистого, сухого и гранич­ ного трения, общими для них являются следующие внешние зако­ номерности:

1.Влияние материала и состояние трущихся поверхностей.

2.Сила'трения покоя для одной и той же пары трения несколь­ ко больше силы трения движения и зависит от продолжительности контакта.

3.Сила трения Т и нормальное давление N связаны зависимо­

стью:

где f — коэффициент трения скольжения, зависящий от материала и состояния поверхностей.

Обобщенная формула Б. В. Дерягина для того же случая су­

77

Если среднюю удельную силу притяжения обозначить Рт и площадь эффективной поверхности соприкосновения Sa, то

\ ит/

Связь между коэффициентом трения / и величиной fm можно выразить так:

если РтСОт, ТО fm—f-

Несколько иная формула для определения коэффициента тре­ ния предложена И. В. Крагельским:

где / — коэффициент трения; то— константа молекулярной связи, кгс/мм2;

РТ— среднее контактное давление, кгс/мм2; ß — пьезокоэффициент молекулярной связи;

h — внедрение поверхностей под нагрузкой, мк;

R — радиус закругления вершин микронеровностей, мк;

К — коэффициент, зависящий от показателя кривой опорной поверхности.

Первые два члена уравнения определяют молекулярную компо­ ненту коэффициента трения.

Теоретический расчет коэффициентов то и ß на современном этапе развития науки неосуществим, поэтому единственный путь их определения — эксперимент. В лаборатории теории трения Ин-

•ститута машиноведения создан прибор и разработана методика для экспериментального определения коэффициентов т0 и ß.

Третий член уравнения полностью поддается расчету.

Врезультате появилась возможность практического использо­ вания этого уравнения.

Рассмотренные формулы относятся к случаю сухого трения. При скольжении смазанных поверхностей, отделенных друг от

и свойств пленки смазки. При достаточной ее толщине, когда по­ верхности скольжения полностью отделены друг от друга, сопро­ тивление движению определяется силами вязкости жидкости. Эле­ ментарная тангенциальная сила х по закону Ньютона зависит от

78

Процесс изменения коэффициента трения наглядно представлен на кривой Герси — Штрибека (рис. 42).

При малой скорости скольжения порядка 0,1 мм/с и очень тон­ ком слое смазки порядка 0,1 мкм имеет место граничное трение. Коэффициент трения f почти не изме­

няется при возрастании скорости до некоторого значения. Этот период пред­ ставлен на кривой участком /0—1. При дальнейшем возрастании скорости ко­ эффициент трения быстро уменьша­ ется; поверхности скольжения отделя­ ются друг от друга, но не настолько, чтобы исключить возможность сопри­ косновения отдельных выступов шеро­ ховатых поверхностей. Следовательно, граничное трение не полностью ис­ ключено, поэтому такое трение условно

Дальнейшее направление кривой / определяется в зависимости от безразмерной характеристики режима работы:

где Р — радиальная нагрузка на подшипник; d и / — диаметр и длина подшипника.

С возрастанием величины X толщина слоя смазки увеличива­ ется, перекрываются с избытком все неровности поверхностей скольжения и исключается непосредственный контакт их; сопро­ тивление движению определяется всецело внутренними силами вязкой жидкости, поэтому такое трение называется жидкостным (участок 2—3 кривой).

79

По мере увеличения Я и толщины слоя смазки коэффициент трения несколько возрастает, соответственно увеличиваются теп­ ловыделения в рабочей зоне подшипника.

Теоретически наивыгоднейшие условия работы опоры были бы в точке 2 при минимальном значении коэффициента f. Однако здесь нет запаса толщины слоя смазки, и малейшее уменьшение величины Я, например вследствие снижения вязкости слоя смазки или угловой скорости шипа, вызовет увеличение коэффициента тре­ ния и соответственно большее тепловыделение, что обусловит по­ вышение температуры слоя смазки и снижение динамической вяз­ кости смазки р. Таким образом, переход от точки 2 влево повле­ чет за собой резкое возрастание коэффициента трения и перегрев подшипника. Наоборот, при увеличении Я в зоне жидкостного тре­ ния на участке 2—3 кривой работа подшипника характеризуется стабильностью режима.

Однако в процессе пуска или останова машины, когда скорость вращения вала мала, неизбежен переход к полужидкостному и граничному трению.

Для многих узлов трения, работающих при низкой скорости скольжения, режим жидкостного трения вообще недостижим и ра­ ботоспособность подшипника определяется в основном антифрик­ ционными свойствами материалов трущихся деталей.

Практическим критерием для оценки таких опор служат значе­ ния среднего удельного давления р и произведение рѵ, где ѵ — скорость скольжения.

Для получения жидкостного трения в пористом подшипнике требуются более высокие скорости вращения и большие вязкости масел, чем при применении непористого подшипника. Это объяс­ няется тем, что происходит течение масла через поры подшипника. Именно поэтому пористые подшипники находят все более широкое применение при высоких скоростях и низких нагрузках.

Исследование некоторых антифрикционных свойств пористых спеченных материалов

Задача широкого внедрения пористых спеченных материалов в узлах трения скольжения текстильного оборудования обязывает подробнее рассмотреть различные композиции пористых спеченных материалов главным образом из числа наиболее дешевых и менее дефицитных и исследовать их антифрикционные свойства, провести сравнительные испытания бронзы, чугуна и пористых спеченных материалов, причем все эти исследования провести в диапазоне удельных нагрузок и скоростей скольжения, имеющих место в дей­ ствительных эксплуатационных условиях текстильных машин как при вращательном, так и возвратно-вращательном движении.

Известно, что антифрикционность характеризуется прежде всего такими свойствами, которые обеспечивают минимальную темпера­ туру в зоне контакта элементов пары трения. К этим свойствам относятся высокая теплоемкость и теплопроводность материалов*

80