Трение со смазкой (граничное и гидродинамическое трение), страница 7

Для расчета коэффициентов трения без смазочного материала, при граничной смазке и в переходной области была получена замкнутая система уравнений, позволяющая рассчитать коэффициенты сухого трения (f_сух), трения в переходной области и трения с граничной смазкой   (f_см) в виде

;       

;

;  

.

На рис. рис. 4.12 представлены экспериментальные и расчетные зависимостикоэффициента трения графита МПГ-6 от относительного давления трех адсорбатов - стеариновой кислоты, глицерина и :фосфорного ангидрида. При малых значениях относительного давления коэффициент трения достигает значения 1,1-1,2. Затем он резко снижается, а потом медленно возрастает, проходит через максимумум и далее плавно снижается. Это связано с тем, что при образовании на контакте смазочного слоя происходит переход от сухого трения к трению с граничной смазкой. Далее при увеличении на контакте числа адсорбированных молекул коэффициент трения медленно возрастает за счет первого члена уравнения (3.27). При .дальнейшем увеличении относительного давления увеличивается число молекул, адсорбированных на плоской поверхности, что приводитк снижению коэффициента трения. Такой характер зависимостей наиболее ярко проявляется для фосфорного ангидрида. При увеличении размеров молекул эффект роста и снижения коэффициента трения при трении с граничной смазкой проявляется слабее. Из рисунка видно, что экспериментально найденные точки близки к расчетным кривым.

Рис. 4.12. Зависимость коэффициента трения материала МПГ-6 (при Т = 573 К, Q = 0,3 МПа) от парциального давления паров: фосфорного ангидрида (1), глицерина (2). стеариновой кислоты (3)

На рис. 3.11 показано соответствие расчетных (f_расч) и найденных экспериментально (f _эксп) значений коэффициентов трения при исследовании сухого трения и трения с граничной смазкой (в парах этанола, глицерина, октанола, бутанола, салициловой кислоты, стеариновой кислоты, нафталина, серы, гидрохинона и фосфорного ангидрида).

Рис. 4.12. Соотношение расчетных (f_расч) и экспериментальных (f_эксп) зиачеиий коэффициента трения (при Т= 423...573 К, Q = 0,3 МПа) в парах глицерина, этанола, бутанола, октанола, салициловой кислоты, стеариновой кислоты, гидрохинона, нафталина, фосфорного ангидрида и серы при трении без смазки и смешанном трении (7), а также при треybbс граничной смазкой (2)

Расчетные и экспериментальные значения коэффициента трения были получены для графита МПГ-6 при температуре 423...573 К, контактном давлении Q = 0,3 МПа в парах этанола, глицерина, октанола. бутанола, салициловой кислоты, стеариновой кислоты, нафталина, серы, гидрохинона и фосфорного ангидрида. Общее совпадение расчетных и экспериментальных данных свидетельствует об адекватности данной модели сухого трения и трения с граничной смазкой.

Рассмотрение приведенных физической и математической моделей трения для графита позволяет сделать следующий вывод: для обеспечения низкого коэффициента трения графита при повышенных температурах достаточно, чтобы относительное давление паров фосфорного ангидрида в газовой фазе было равно

≈10 ^-2...10 ^-1МПа. Это нужно учитывать при построении технологической схемы изготовления антифрикционного графита. Например, можно предусмотреть введение фосфатов в пористую структуру графита даже при уровнях пористости до 5 %, как это имеет место в графитах на основе непрокаленного кокса. Практически введение в поры графита ультрафосфатов калия и марганца в количестве, составляющем несколько процентов массы графита, достаточно для создания такого давления, и в результате этого достигается сохранение на низком уровне коэффициента трения и интенсивности изнашивания графита при температурах до 800 °С.

Литература

1.Современная трибология:Итоги и перпективы.М: Изд. ЛКИ, 2008 г, стр.    226-278

2. ГерасимовЯ.И. Курс физической химии т.1.Химия 1970.гл.17, стр.434-509, 1970

3 ММ.Дубинин, Н.Н.Поляков Неоднородные микропористые структуры и адсорбционные свойства углеродных сорбентов // Изв. АН СССР. Сер. Химия. 1986.№9.С.1932-1940

4.Ю.С.Елисеев,В.В.Крымов, С.А.Колесников, Ю.Н.Васильев Неметаллические материалы в элементах конструкций и производстве авиационных газотурбинных двигателей, М.МГТУ им. Баумана 2007 с.121-179