9.1.1. Состояние поверхностей в зоне контакта
Знание основ триботехники помогает грамотно конструировать машины. Одним из радикальных средств обеспечения надежности узлов трения является правильный научно- обоснованный выбор смазочного материала, зависящий от условий эксплуатации, вида ожидаемого режима смазки и состояния трущихся поверхностей.
9.1.1. Состояние поверхностей в зоне контакта
Известно, что контакт реальных поверхностей твердых тел имеет дискретный (в виде пятен) характер, обусловленный не-
В главе использована терминология по РОСТ 23.002-78.
|
Рис. 9.2. Схема строения поверхности твердого тела: 1 — адсорбированный слой; 2 — оксиды; 3 — ослабленный слой; 4— основной металл |
ровностями поверхностей: отклонением формы, волнистостью, шероховатостью (рис. 9.1). Поэтому реальная площадь контакта в 10...10000 раз [34] меньше номинальной, ограниченной контуром соприкасающихся тел.
|
Рис. 9.1. Схема неровностей поверхности: 1 — шероховатость; 2 — волнистость; 3 — отклонение формы |
В
результате взаимодействия с окружающей средой поверхности трущихся твердых тел
могут быть покрыты различными пленками (рис. 9.2), которые образуются
вследствие окислительного процесса, физической адсорбции и хемосорбции . При
истирании в обычных условиях они мгновенно восстанавливаются; только при
трении в глубоком
вакууме их восстановление отсутствует. Наличие поверхностных пленок снижает
силу трения. Однако присутствие в окружающей среде поверхностно-активных
веществ (например, присадок смазочного масла) создает эффект Ребинде- ра"[1], что ослабляет
поверхность.
9.1.2. Виды трения
Внешнее трение скольжения является наиболее характерным для контакта деталей машин. Современное представление трения основывается на молекулярно-механической теории, сформулированной Φ. ГТ. Боуденом и И. В. Крагельским (1939 г.). Согласно этой теории полная сила трения складывается из силы молекулярного притяжения на пятнах касания (FHon ) и силы от внедрения микронеровностей одной трущейся поверхности в другую (FMtx ). Соотношение между обеими составляющими изменяется в широких пределах и зависит в основном от качества трущихся поверхностей и давления. Так, для металлических поверхностей узлов трения FU0J>/FM^ ~ 100 [18]. Существенное влияние на снижение Futjn оказывает введение смазочного материала между трущимися поверхностями.
[1] Адсорбция — поглощение поверхностью твердых тел различных веществ из окружающей среды. Физическая адсорбция — концентрация на поверхности твердых тел, поглощенных из окружающей среды веществ в результате взаимодействия их полей (возникновение вандерваальсовых сил).
Хемосорбция — образование на поверхности твердых тел соединений в результате химического взаимодействия с веществами из окружающей среды.
Эффект Ребицдера — явление адсорбционного понижения прочности твердого тела под воздействием поверхностно-активных веществ из окружающей среды, проникающих между кристаллитами.