Граничное трение в жидкой фазе. Термодинамический анализ граничного трения в жидкости, страница 3

Рис.5.9. Зависимость коэфффициента трения в системе ваазелиновое масло +0,1% стеариновой кислоты при скорости 24,. мм/с и нагрузках 1 – 7.4 Н; 2 – 25 Н.

На рис.5.   представлено влияние средней высоты неровностей на поверхности трения на температуру заедания. Видно, что при увечении высоты неровностей температура заедания  снижается. Это снижение можно объяснить увеличением давления в точках контакта. 

Рис 5.9 Зависимость критической температуры от средней высоты шероховатости

Исследованиями школы Р.М.Матвеевского [1] было обнаружено новое явление –модифицирование поверхности трения химически активными присадками, структурные формулы которых представлены на рис. 5 

Рис. 5.10 Структурные формулы активных присадок

На рис. 5.9 представлена зависимость коэффициента трения вазелинового масла, содержащего 2,5% сульфола от температуры при скоростях: 1 - 0.024 см/с; 2 – 10 см/с. Видно, что до 120-150⁰ С коэффициент трения повышается а потом наблюдается его снижение до 220⁰С. По-видимому, при 150⁰С на поверхности  трения происходит хемосорбция сульфола и продуктов его разложения с образованием слоя полярных соединений. Поверхность металлов неполярная. Адсорбция на ней определяется только дисперсионными силами. Образовании на ней слоя полярных соединений добавляет к дисперсионному диполь- дипольное взаимодействие. При этом адсорбция возрастает и происходит восстаиовление смазочного слоя. При повышении температуры выше 230⁰С коэффициент трения снова возрастает. Такой характер зависимостей наблюдается при добавлении и других присадок этого класса. В последние годы в связи с требованиями экологии стала проводится очистка дизельного топлива от соединений серы. Но было обнаружено, что использование очищенного топлива приводит к повышению износа топливной аппаратуры. Проблема была снята добавлением в топливо присадок жирных кислот.

Рис. 5.11 Зависимость коэффициента трения от температуры для образцов вазелинового масла с присадкой 2,3% сульфола.

Термодинамический анализ граничного трения в жидкости

Как и в случае адсорбции из газовой фазы условием граничного трения в жидкости является наличие в точках контакта смазочного слоя из адсорбированных молекул. Рассмотрим термодинамическую закрытую систему, состоящую из выступа одной поверхности, и объемов жидкой и газовой фазы, находящихся в равновесии. Система отделена от окружающего мира воображаемой границей. До образования контакта на поверхности выступа и на поверхности трения имеется равновесное количество молекул присадки, соответствующее изотерме адсорбции на плоской поверхности (позиция 1). При образовании контакта в зазоре образуется смазочный слой из адсорбированных молекул присадки в количестве соответствующем изотерме адсорбции в микропоре. Смазочный слой находится в равновесии с жидкой и газовой фазой (положение 2). При образовании смазочного слоя выделилась и была рассеяна через границы системы теплота адсорбции равная энергии образовавшихся молекулярных связей (позиция 2). Для перемещения вдоль поверхности кристаллита работу совершать не нужно, поскольку поверхность идеального кристалла эквипотенциальная. При пересечении границы кристаллита контакт нарушается, При этом рвутся молекулярные связи адсорбированных молекул с контактировавшими поверхностями. Для этого требуется подвести к системе работу, равную энергии разрываемых связей. После разрыва контакта система пришла в исходное состояние (позиция 3)..

3   2   11

Рис. 7 Схема граничного трения в жидкости.