3.3. Масляный клин.

Принцип масляного клина позволяет пленке смазки нести значительную нагрузку. На рис. 5,а показано распределение скоростей, возникающее в соответствии с изложенным выше при движении пластины под неподвижным клином. При этом не учитывается, с одной стороны, сравнительно небольшое влияние инерции на распределение скоростей, а с другой – очень важное выдавливающее действие, которое будет рассмотрено ниже. Таким образом, на рис. 5,а представлено только влияние вязкости. Площадь треугольника MNO больше площади треугольника STU (разница – треугольник MXO), и это свидетельствует о поперечном перетекании жидкости, вызванном повышением давления в пленке. Клин давит вниз на пленку и благодаря своей форме создает рассмотренный ранее эффект приближения верхней пластины к нижней (рис. 4,в). Единственное различие состоит в том, что теперь верхняя пластина представляет собой клин, а поэтому через сечение MN выдавливается больше масла, чем через сечение ST. Это выдавливающее действие показано на рис. 5,б. В некотором сечении PQ горизонтальная скорость выдавливания равна нулю, а давление в жидкости максимально.

Реальное распределение скоростей определяется путем наложения эффектов вязкостного увлечения жидкости движущейся пластиной и выдавливания (рис. 5,в). Распределение давления по поверхности клина показано на рис. 5,г.

В 1883 Б.Тауэр сделал важное открытие – он установил, что в клинообразной пленке между движущимися поверхностями устанавливается давление, удерживающее нагрузку. Это открытие сыграло неоценимую роль в машиностроении, открыв путь практическому применению гидродинамических принципов смазки.

3.4.Условия работы масла.

Моторные масла предназначены для смазывания поршневых двигателей внутреннего сгорания. Они работают в исключительно тяжелых условиях. Другим смазочным материалам, применяемым в автомобилях, - трансмиссионным маслам и пластичным смазкам - несравненно легче выполнять свои функции, не теряя нужных свойств, так как они работают в среде относительно однородной, с более-менее постоянными температурой, давлением и нагрузками.

У моторных режим "рваный" - одна и та же порция масла длительное время подвергается ежесекундным перепадам тепловых и механических нагрузок, поскольку условия смазки различных узлов двигателя далеко не одинаковы. Например, давление на тонкую масляную пленку между стенкой цилиндра и поршневыми кольцами резко меняется в пределах 0,15-0,3 МПа в зоне компрессионного кольца и 0,5-1,3 МПа в зоне маслосъемного. При этом скорость поршня изменяется от нулевой в мертвых точках до 15 м/сек, и при определенных условиях давление может достигать 2,0 МПа. Температура этой пленки тоже резко варьируется. Верхняя поршневая канавка в современных двигателях нагревается до 270-280°С, а при наличии наддува - до 300-350°С. А когда на такте сжатия из камеры сгорания в картер через пленку прорываются газы (это происходит во всех двигателях, и чем двигатель изношеннее, тем газов больше), температура в зоне поршня может достигать 450°С у карбюраторных моторов и 550-700°С у дизелей.

Не менее тяжелые условия и в зоне трения вкладышей подшипников и шейки коленчатого вала. Там масляная пленка нагревается до 150-160°С при огромном давлении трущихся деталей. А температура масла в картере в рабочем режиме редко падает ниже 80-100°С. Кроме того, моторное масло подвергается химическому воздействию - кислорода воздуха, других газов, продуктов неполного сгорания топлива, да и самого топлива, которое неминуемо попадает в масло, хотя и в очень малых количествах.

В таких, мягко говоря, некомфортных условиях моторное масло должно в течение длительного времени выполнять возложенные на него функции, а именно:

образовывать прочную тончайшую пленку на поверхностях трущихся деталей, исключая тем самым прямой контакт деталей поверхностными микронеровностями и, как следствие, задир поверхностей; снижать износ деталей двигателя;

уплотнять зазоры, в первую очередь, между деталями цилиндро-поршневой группы, не допуская или сводя к минимуму прорыв газов из камеры сгорания;

отводить тепло, образующееся в результате сгорания топлива и трения;

охлаждать детали двигателя;

предотвращать образование нагара и лакообразных отложений;

предотвращать коррозию деталей двигателя;

предотвращать выпадение осадков;

поддерживать продукты старения и износа в виде стойкой эмульсии;

выносить продукты износа из зоны трения;

нейтрализовывать кислоты, образующиеся при окислении масла и сгорании топлива.

Для того чтобы моторное масло успешно осуществляло все эти функции, в базовое масло добавляют пакет присадок (химически активных веществ). В современных моторных маслах доля присадок в среднем составляет 15-25%. Существует четыре вида базовых масел: Минеральные (полученные путем вакуумной перегонки мазута с последующим рафинированием); Гидрокрекинговые(гидрокрекинг минерального масла); Полусинтетические (смесь минерального и синтетического масел); Синтетические (направленный синтез).