10.5. Газовые смазочные материалы
Газовые смазочные материалы применяются чаще всего в высокооборотных машинах. В качестве смазочного материала используются реакционноспособные газы, инертные газы и аэрозоли жидких и твердых смазочных материалов.
В качестве инертных газовых смазок часто используется керосин, содержащий в качестве примеси не более 0,1...0,2 % серы и фосфора. Более эффективными оказываются газы, способные к образованию на поверхностях фрикционных пар поверхностных слоев, облегчающих частичное аварийное контактирование между трущимися телами.
Использование газовых смазочных материалов позволяет обеспечить наименьшие потери энергии при очень высоких частотах вращения трущихся тел (до 500000 мин-1 и даже более) в широком диапазоне температур и давлений, а также в зонах с повышенной радиацией.
10.6. Целесообразность использования смазочных материалов
На основании сведений об особенностях работы того или иного смазочного материала можно выявить определенные закономерности в целесообразности и надежности их использования.
Рис. 10.7. Диаграмма Герси-Штрибека - зависимость коэффициента трения от безразмерного параметра числа Герси: / - зона граничной смазки;
// - зона смешанной смазки; /// - зона гидродинамической смазки
Зависимость уровня трения от количества смазочного материала, находящегося на поверхности трения оценивается по диаграмме Герси (рис 10.7)
,
где – коэффициент Герси-Штрибека; u - скорость относительного перемещения трущихся тел; Pпог – погонная нагрузка на узел трения.
С увеличением коэффициента Герси-Штрибека существенно меняются реализуемые режимы трения. Область I соответствует положению, когда смазочного материала на поверхности трения чрезвычайно мало и между трущимися поверхностями реализуется сухое или близкое к нему трение. В области II реализуется граничное трение. Наиболее же низкое трение реализуется в условиях, когда на поверхностях трения образуются слои поверхностно-активных веществ, строго ориентированные друг относительно друга и со слабым сопротивлением скольжению по плоскостям их контактирования. В этом случае проявляются свойства неньютоновской вязкости смазочного материала (рис. 10.8).
Рис 10.8. Строение граничного слоя на индивидуальной поверхности:
I - полимолекулярный слой; // - мономолекулярный слой
С дальнейшим увеличением слоя жидкости в зоне трения (зона III) начинает реализовываться жидкостной режим трения, величина которого постепенно увеличивается по мере увеличения слоя смазочного материала на поверхностях трения.
Рис. 10.9. Предельные значения скорости относительного перемещения трущихся тел и нормального давления в контакте для подшипниковых углов трения при использовании различных типов смазочных материалов по А.Р.Лансдауну: 1 - твердая смазка; 2 - пластичная смазка; 2а - для подшипников скольжения; 2б - для подшипников качения; 3 – масла
Рис. 10.10. Выбор типа смазочного материала по А.Р.Лансдауну
На рис. 10.10 показано изменение типа смазочного материала в зависимости от нагрузки и скорости относительного перемещения в узле трения.