Тема 3. Рабочие поверхности деталей и их контактирование контактирование твердых тел в процессе трения

Кроме деления трения на внешнее и внутреннее практически более важным является деление трения на: сухое, граничное и жидкостное. Для снижения внешнего трения трущиеся поверхности разделяются слоем смазывающего вещества, при этом сухое трение тел заменяется жидкостным трением или внутренним трением смазывающего вещества. Если из-за большого давления слой смазки выдавливается из пространства между трущимися поверхностями, то между ними образуется тонкий слой смазочного материала, сохраняющийся там только в результате взаимодействия жидкости с твердыми телами. Этот слой называется граничной пленкой смазки. Чем сильнее взаимодействие, тем прочнее граничная пленка. Она не допускает возникновения сухого трения. Трение при наличии пленки граничной смазки называется граничным трением.

В триботехнике явления трения и изнашивания обычно анализируется при контакте тел или группы тел – макрообласть контакта.

Вид трения в макрообласти определяется совокупностью видов трения в микрообласти контакта. Вообще трение в макрообласти является смесью разных видов трения, характеризующимся нестационарными трибологическими процессами на различных уровнях (табл. 3.1). Таблица 3.1

Э л е м е н т ы к о н т а к т а	У р о в е н ь и с с л е д о в а н и и й
Ядра и электроны	Субмолекулярный
Атомы и молекулы Группы молекул, кристаллы и т. д.	Молекулярный
Группы молекул, кристаллы и т. д	Микроуровень
Тела, группы тел	Макроуровень

Микрообласти контакта можно предста­вить как совокупность элементов структуры (атомов, молекул, ионов) в виде шаров. Между этими элементами дей­ствуют силы, которые соединяют их в одно тело. Используя такие обозначения можно графически изобразить различные виды трения (рис. 3.1).

Вид элементов структуры и действующих между ними сил ока­зывает наибольшее влияние на трибологические процессы, отсюда следует, что понимание трибологических процессов и явлений требует знания структуры принимающих участие в этих процессах тел и действующих сил.

В природе имеется четыре вида тел, элементы структуры которых соединяют различные виды сцепления (рис. 3.2). Элементами тел могут быть атомы, связанные между собой ковалентными связями, молекулы, связанные межмолекулярными силами (ван-дерваальсовыми), ионы, связанные ионными связями, и остовы атомов и электронный газ, связанные металлическими связями. Чем больше энергия сцепления, тем труднее тело раздробить, расплавить или испарить. Энергия связей тела в значительной мере определяет их поведение и износ в трибологических процессах.

Рис. 3.2. Силы связей тел с различным строением