и ремонт автомобильного транспорта
Тема 1.2 «Устройство и основы теории двигателя»
Урок № 1.2.32. Тема: «Трение. Основные свойства масел»
При относительном перемещении одного тела по другому между ними возникает трение движения. Причины трения: срезание (скалывание) выступов соприкасающихся поверхностей и молекулярное взаимодействие этих поверхностей в точках контакта. Трение движения в большинстве случаев сопровождается изнашиванием трущихся поверхностей. В результате увеличиваются зазоры в сопряжении и интенсивность изнашивания деталей, возникает стук.
На преодоление трения затрачивается механическая энергия, которая преобразуется в теплоту, в результате чего детали нагреваются. Изнашивание трущихся деталей и выделение теплоты — вот основные явления, вызываемые трением движения.
В зависимости от характера относительного перемещения деталей трение движения может быть двух типов: скольжения и качения.
Если между трущимися поверхностями нет смазочного материала, то возникает трение без смазочного материала, а при наличии между этими поверхностями любого смазочного материала — трение со смазочным материалом. Смазочный материал вводят на поверхности трения для уменьшения силы трения и интенсивности изнашивания. При введении смазочного материала трение между твердыми поверхностями (сухое) заменяется трением между частицами (молекулами) смазочного материала. Когда трущиеся поверхности деталей полностью разделены жидким смазочным материалом, смазывание называют жидкостным. Если же смазывание поверхностей частичное, его называют полужидким.
Жидкие смазочные материалы (масла) служат для снижения затрат мощности на трение, уменьшения изнашивания деталей, отвода теплоты, выделяющейся при трении. Масло смывает с трущихся поверхностей продукты изнашивания и всевозможные загрязнения, предохраняет эти поверхности от коррозии, а в отдельных случаях уплотняет подвижные сопряжения деталей.
Н. П. Петров, разработавший теорию жидкостной (гидродинамической) смазки, установил, что вал, находящийся в состоянии покоя (рис. 1, а), опирается на подшипники и зазора между соприкасающимися поверхностями вала и подшипника нет (hmin = 0).
Рис. 1. Образование масляного клина при вращении вала в подшипниках скольжения:
а — вал в состоянии покоя; б — перемещение масла из широкой части зазора в узкую; в, г — вал занимает в подшипнике центральное положение.
При вращении вала первые слои масла, прилипшие к его поверхности, увлекают за собой следующие. Пришедшие в движении частицы масла под действием сил трения между слоями перемещаются из широкой части зазора в узкую — клиновую (рис. 1, б). В результате этого в области масляного слоя с наименьшим зазором hmin увеличивается давление, под действием которого вал как бы всплывает и лежит на масляной подушке.
С ростом относительной скорости перемещения поверхностей (частоты вращения вала) все большее количество масла втягивается в клиновое пространство, вследствие чего повышается давление в масляном слое. Поэтому вал стремится занять центральное положение в подшипнике (рис. 1, в, г) и зазор hmin увеличивается.
Несущая способность масляного слоя и сто толщина возрастают с повышением вязкости масла, увеличением скорости движения трущихся поверхностей и уменьшением нагрузки на эти поверхности. Однако с увеличением вязкости масла и скорости движения поверхностей возрастают и потери на трение в самом смазочном материале.
Одно из важных свойств масла — способность растекаться по поверхности металла и образовывать на ней плотно прилипающую неразрывную (даже при значительном давлении) пленку.
При выдавливании масла из зазора между деталями на их поверхности остается тончайший слой масла, который силами молекулярного притяжения прочно связан с поверхностью деталей. В этом случае при относительном движении между поверхностями возникает граничное трение.
При жидкостном смазывании потери энергии на трение и изнашивание деталей наименьшие. Но условия, которые требуются для жидкостной смазки, могут быть созданы только в некоторых подвижных соединениях, и то не во все периоды их работы. Многие соединения деталей двигателя, например стержень клапана — втулка, поршень — цилиндр, большую часть времени работают в условиях граничной смазки. Долговечность деталей подвижного сочленения, работающих при граничной смазке, уменьшается.
Все смазочные материалы, применяемые в автомобилях, делят на жидкие и пластичные, а по назначению — на моторные и трансмиссионные масла, мастичные смазки.
Д.З. Богатырев А.В. и др. Автомобили. Стр. 172.