Cтраница 58 из 129
Влияние повышения температуры поверхности сказывается двояко. Во-первых, тонкий слой адсорбированной воды и других «загрязнений», который ранее препятствовал контакту металла, испаряется. Во-вторых, нагрев размягчает металл и способствует значительной деформации поверхности и появлению больших поверхностей соприкосновения металла. Это явление представляет собой механизм самоусиливающего действия и часто приводит к значительному увеличению трения, а иногда и к заеданию деталей машин.
Основным назначением смазочного вещества, помещаемого между двумя металлическими поверхностями, является снижение концентрации напряжений в районе шероховатостей путем разделения поверхностей и распределение нагрузки по всей поверхности «контакта». В результате происходит значительное снижение пластического деформирования и нагрева шероховатостей. Однако внутреннее трение при сдвиге пленки жидкости также приводит к нагреву. Для сравнения сухого скольжения и скольжения со смазкой рассмотрим перемещение без смазки по гладкой поверхности стальной квадратной пластины толщиной 3 см, длина стороны которой 45 см (~45 кг) со скоростью пешехода около 125 см/с (250 фут/мин).
Отметим, что в приведенном выше примере сила вязкого трения может быть меньше силы сухого трения при малой скорости скольжения, но может и превышать ее при большой скорости скольжения. Условия были выбраны такими, чтобы силы трения совпадали, следствием чего является выделение одинакового количества тепла в обоих случаях. Основное различие между этими двумя случаями в том, что при сухом трении тепло должно отводиться через материал опорной поверхности, а при трении со смазкой тепло образуется в масле и удаляется в основном циркулирующим в подшипнике маслом. Таким образом, даже в тех случаях, когда потери на вязкость велики, как в рассмотренном выше примере, за исключением скорости скольжения 1000 см/с, достаточная циркуляция масла предотвращает чрезмерный нагрев подшипников.
Подшипники выпускались в течение более двухсот лет без применения масляного насоса для постоянной подачи смазочного материала. Если бы для нормальной смазки всегда требовалась подача масла под давлением, промышленное производство подшипников никогда бы не развилось из-за отсутствия хорошего масляного насоса для подачи смазочного материала. Более того, с тех пор как были найдены вещества, позволяющие улучшить характеристики подшипников, они стали с успехом применяться все чаще и чаще. До тех пор, пока не стали доступными растительное масло, минеральное масло и китовый жир, использовалось сало животных. Техническая революция привела к повышению точности изготовления и к применению улучшенных материалов для подшипников. По мере увеличения количества создаваемых машин искусство создания подшипников все более и более развивалось, оставаясь по-прежнему искусством.
|