Змащувальні матеріали

Одна з основних мір боротьби зі зносом деталей машин - це своєчасне і надійне змащення тертьових поверхонь.

Коли поверхні двох сполучених деталей повністю розділені шаром мастила, і навантаження сприймається мастильної плівкою, має місце так зване рідинне тертя. Коефіцієнт рідинного тертя дорівнює 0,001-0,008. Для порівняння зазначимо, що коефіцієнт тертя підшипників кочення коливається від 0,002 до 0,02. Виникнення рідинного тертя залежить від величини відносної швидкості поверхонь тертя, спосіб подачі мастила, його в'язкості.

На рис. 38, а, б показано розташування валу в підшипнику в стані спокою і під час роботи. У стані спокою, коли вал в підшипнику не обертається, цапфа його під дією власної маси і навантаження, спрямованої зверху вниз, притискається до нижньої частини підшипника. Зазор між підшипником і цапфою має серповидну форму (див. рис. 38, а). При обертанні валу мастило, що заповнило зазор, буде захоплюватися під цапфу, остання ніби спливає (див. рис. 38, б), утворюючи на самій вузькій ділянці зазору мастильний клин. З підвищенням швидкості обертання вала почне збільшуватися товщина клинового шару за рахунок збільшення кількості мастила, яке підгрібає цапфа в клиновий зазор. При нескінченно великому числі обертів вісь цапфи збігається з віссю підшипника, а товщина мастильного клину досягає максимальної величини, сприяючи рідинному тертю.

Напіврідинне тертя відбувається в тому випадку, коли більша частина сполучених поверхонь розділена шаром мастила, але окремі елементи поверхонь стикаються. Коефіцієнт тертя при цьому дорівнює 0,008-0,08.

При напіврідинному терті працюють важко навантажені вали з частотою обертання до 400 об/хв. і деталі, які здійснюють коливання і зворотньо-поступальний рух.

Коли ковзні поверхні розділені дуже тонким шаром мастила товщиною всього в декілька молекул, то тертя між поверхнями називається граничним. Граничне тертя характеризується особливою фізико-хімічною взаємодією мастила з поверхнею тертя. Характер зносу при граничному терті залежить в основному від величини навантаження та температури. за нормальних умов, знос відбувається також, такий як і при напіврідинному терті.

Сухе тертя виникає при відсутності мастила між ковзаючими поверхнями, коли дуже важко або неможливо підвести мастило або сполучення працює при високих температурах (понад 300 ° С). Коефіцієнт сухого тертя 0,1-0,8. Коефіцієнт сухого тертя і величину зносу можна значно знизити шляхом правильного підбору матеріалу сполучених деталей, нанесенням захисних плівок і термічною обробкою поверхонь.

Якщо шар мастила між двома поверхнями тертя розділяє їх лише частково, то має місце напівсухе тертя.

Рисунок 3.2— Змащувальні матеріали

До мастильних матеріалів відносяться мінеральні масла і змазки, до яких пред'являються ряд вимог:

• володіти гарною змащувальною здібністю;

• бути однорідними;

• захищати механізми від корозії;

• зберігати свої властивості (в'язкість) при зміні температури;

• не окислюватись і не утворювати відкладень;

• повинні мати достатню в'язкість.

Під в'язкістю розуміється абстрактне число, що виражає відношення часу витікання 200 г масла з віскозиметра до часу витікання такої ж кількості дистильованої води при Т=20⁰С.

Основною характеристикою при виборі масла є індекс в'язкості. Чим вище індекс в'язкості, тим якісний сорт масла. Індекс в'язкості позначає температуру масла при випробуванні, що приймають рівною +50°С чи +100°С.

При підборі масла для змащення механізмів керуються наступними міркуваннями:

• швидкохідні механізми необхідно змазувати маслом зниженої в'язкості;

• тихохідні механізми, що працюють із великими навантаженнями, змазують маслом високої в'язкості;

• для верстатів з важкими столами (поздовжньо-фрезерні, поздовжньо-стругальні і інш.) з напрямними ковзання, де спостерігається переривчастий (стрибкоподібний) рух, використовують антискачкове масло;

• важко навантажені тихохідні механізми варто змазувати твердими мастильними матеріалами, такими як тальк, графіт, слюда.

Як приклад приведемо мастильні матеріали для змащення механізмів.