Определение влияния различных факторов на смазочную способность масел, страница 4

Оно объясняется следующим образом. Как известно, при граничном трении удельная сила трения может быть выражена биномом

коэффициент трения

Фактическая площадь касания пропорциональна отношению радиуса единичного выступа к максимальной высоте неровности. При увеличении шероховатости поверхности это отношение уменьшается.

2.2 Влияние скорости скольжения на граничное трение

В зависимости от типа смазочного материала, образующего граничный слой, влияние скорости скольжения на коэффициент трения в области низких ее значений может существенно различаться (рис. 3).

Если граничный слой состоит из неполярных веществ (например, чистые минеральные масла), коэффициент трения уменьшается при увеличении скорости скольжения (кривая 1). Это объясняется сокращением времени жизни фрикционных связей и, как следствие, уменьшением площади, числа и размеров пятен контакта, а также уменьшением вероятности разрушения граничного слоя. При низкой скорости скольжения время контакта выступов может быть достаточным для разрушения граничного слоя, поскольку он слабо связан с поверхностями трущихся тел.

Стабилизация f при более высокой скорости скольжения связана с тем, что, помимо указанных факторов, снижающих коэффициент трения, важную роль начинает играть фактор, повышающий f: уменьшается время между двумя соседними циклами контактирования неровностей. В результате разрушенный на отдельных участках граничный смазочный слой может не успеть восстановиться, что увеличивает вероятность локального схватывания оксидных пленок либо материалов сопрягаемых тел.

Кривая 2 соответствует парам трения, у которых граничный слой состоит из полярных веществ, например жирных кислот, поэтому благодаря высокой прочности граничной пленки из них взаимное внедрение неровностей сводится к минимуму. В этих условиях основную роль играет вязкость смазочного материала в граничном слое. Сопротивление граничных слоев сдвигу возрастает с увеличением скорости приложения нагрузки, т.е. при отсутствии влияния температуры поведение этих слоев становится подобным поведению твердого тела. Кроме того, с ростом v уменьшается время, необходимое для восстановления разрушенных при трении граничных слоев. Приведенные закономерности справедливы для относительно малых скоростей скольжения.

При высокоскоростном граничном трении зависимость f (v) аппроксимируется возрастающей кривой (рис. 4). Скорость скольжения в этих условиях оказывает влияние через посредство температуры. С ростом v увеличивается температура в зоне трения, происходит дезориентация, а на отдельных участках контакта и разрушение граничных слоев. Это приводит к увеличению вероятности локального схватывания трущихся тел. Очевидно, что с уменьшением толщины граничного слоя (переход от кривой 2 к кривой 1) зависимость f(v) будет более ярко выражена. Учитывая, что скорость скольжения оказывает влияние на f посредством температуры, можно полагать, что при уменьшении нормальной нагрузки зависимость f(v) будет графически изображаться более пологими кривыми.

2.2 Влияние нагрузки на граничное трение

При приложении нормальной нагрузки N толщина граничного слоя h уменьшается, однако по мере уменьшения h его сопротивление действию внешней нагрузки возрастает. При высоких нагрузках, когда h становится равной толщине мономолекулярного слоя, она не изменяется при дальнейшем увеличении N. Типичная кривая этой зависимости представлена на рис. 5, а.

Увеличивается с нагрузкой, но медленнее чем h, и сопротивление граничного слоя сдвигу. Это обусловлено в основном более прочной связью мономолекулярного и прилегающих к нему слоев по сравнению с верхними слоями, удаленными от поверхности твердого тела. Сопротивление граничного слоя минеральных и других масел разрушению повышается при введении в их состав жирных кислот, но при этом его сопротивление сдвигу уменьшается.