и ремонт автомобильного транспорта. Тема 1.2 «Устройство и основы теории двигателя»

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 (h_min = 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 h_min 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 h_min 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.