21.2 Виды трения

В зависимости от относительного перемещения соприкасающихся поверхностей различают следующие виды трения:

1) трение скольжения, при котором одни и те же зоны одной детали приходят в соприкосновение все с новыми и новыми зонами другой детали;

2) трение качения, при котором следующие одна за другой зоны одной детали приходят в соприкосновение со следующими одна за другой зонами другой детали, причем мгновенная ось вращения одной детали относительно другой проходит через одну из зон касания.

В практике часто один вид трения сопровождается другим, например, качение сопровождается скольжением (трение между зубьями шестерен). В зависимости от состояния поверхности трущихся деталей и смазки различают следующие виды трения.

Чистое трение, возникающее на трущихся поверхностях деталей при полном отсутствии на них посторонних примесей (жидкостей и газов в адсорбированном состоянии). Практически это трение очень трудно осуществимо, так как оно может происходить только в вакууме.

Сухое трение, возникающее при отсутствии смазки и загрязнений между трущимися поверхностями деталей (например, между накладками тормозных колодок и тормозными шкивами, между дисками сцепления) (коэффициент трения 0,1-0,3).

Граничное трение, возникающее на трущихся поверхностях деталей, разделенных слоем смазки незначительной толщины (0,1 мкм и менее). Этот слой обладает особыми свойствами, зависящими от свойств смазки, природы и состояния трущихся поверхностей.

Полусухое трение – смешанное трение, одновременно граничное и сухое (при больших зазорах между поверхностями трения, у зубчатых колес, в открытых передачах, при движении поршневых колец в цилиндре).

Полужидкостное трение – смешанное трение, одновременно жидкостное и граничное или жидкостное и сухое. Масляная пленка в этом случае нестабильная, имеет разрывы пленки. Работа трущейся пары характеризуется незначительным нагревом и износом. Обычно этот вид трения имеет место в подшипниках скольжения при пуске машины.

В подшипниках скольжения сухое и полусухое трение имеет место в момент пуска (особенно после длительных остановок). Коэффициент трения при переходе от смазанных поверхностей к сухим может возрасти в 20-30 раз у подшипников скольжения. Резко различаются между собой и коэффициенты трения покоя. У подшипников качения это различие сводится к минимуму.

Жидкостное трение, при котором поверхности трущихся деталей полностью разделены слоем жидкости, причем вследствие специфической формы зазора внешнее давление воспринимается слоем вязкой движущейся жидкости. Этот вид трения имеет место в специальных подшипниках жидкостного трения и в некоторых других соединениях. Коэффициент трения равен 0,01-0,003.

Для обеспечения жидкостного трения необходимо наличие определенных зазоров на смазку, подача достаточного количества масла, правильный выбор вязкости масла, скорость цапфы должна быть не менее 3-6 м/с. Только в этом случае возможно создание в масляном слое давления, равного нагрузке на цапфу и обеспечивающего всплывание цапфы. При вращении цапфы, масло, заполняющее серповидное пространство между ней и вкладышем, засасывается под цапфу и стремится отделить ее от поверхности вкладыша (рисунок 21.1). (цапфа действует как насос). На этом важнейшем свойстве смазочной жидкости основана гидродинамическая теория смазки. При высоких оборотов имеет место самоцентрирование вала в подшипнике.

Во всех случаях для уменьшения износа нужно стремиться к обеспечению жидкостного трения. Коэффициент трения у подшипников скольжения при жидкостном трении почти такой же, как и у подшипников качения и не превышает 0,001-0,008. при жидкостном трении подшипники скольжения работают по 10-15 лет без признаков износа, допуская скорость до 25-30 м/с.