Тема: Влияние температуры на параметры трения в подшипнике скольжения

Автомобильный транспорт Российской Федерации является наиболее массовым видом транспорта. На его долю приходится более половины объема пассажирских перевозок и три четверти грузовых перевозок. Каждый день автомобильным транспортом перевозится чуть больше 62 000 000 пассажиров. При сравнении с подобным показателем железнодорожного транспорта, то у автомобильного транспорта по перевозкам пассажиров этот показатель в 17 раз выше. Поэтому важно поддерживать работоспособное техническое состояние автомобильного транспорта, а так же его усовершенствования. Из -за того, что ремонт автомобильного транспорта предполагает крупные финансовые и временные расходы, увеличение надежности позволит получить значительный экономический эффект.
Важнейшим условием, которое может обеспечить ресурс современных двигателей автомобильного транспорта, который должен достигать значений до 1 000 000 км по пробегу или до 20 000 моточасов, является обеспечение наименьшей скорости изнашивания узлов трения двигателей. Наибольшая допускаемая интегральная линейная интенсивность изнашивания таких ресурсоопределяющих узлов как подшипники скольжения коленчатого вала равняется 10-13...10-12, что обеспечивается только при безусловном разделении трущихся поверхностей смазочным слоем (жидкостном трении) в каждом режиме работы двигателя. Жидкостное трение обеспечивается эксплуатацией с использованием современных смазочных материалов. Таковыми являются моторные масла с проявлением противоизносных свойств.
Актуальность исследования обусловлена необходимостью получения дополнительной информации о реологических параметрах смазочных масел для развития методов гидродинамических расчетов подшипников жидкостного трения. Повышение удельной мощности двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и общемировая тенденция к снижению вязкости моторных масел требуют дальнейшего развития методов гидродинамических расчетов опорных и шатунных подшипников коленчатого вала. Одним из затруднений математического моделирования является отсутствие информации о реологических параметрах тонкого разделяющего слоя смазки при его малой толщине, например, при высоких контактных давлениях и высоких температурах. Известно, что в этих условиях на вязкость смазочного слоя значительное влияние оказывает изменение свойств тонкого слоя жидкости при контакте с поверхностью твердого тела. Существующий метод измерения вязкости в зазорах порядка 5.7 мкм при высокой температуре и высокой скорости сдвига (по SAE J300), не дает достаточной информации о реологии масла в зазорах подшипников толщиной 1,5.3 мкм. Одним из методов изучения реологического поведения моторного масла в малых зазорах может быть изучение зависимостей реологических параметров от температуры в моделях радиальных подшипников скольжения и отклонения этих закономерностей от теоретических, основанных на вязкостно-температурных свойствах данного масла. В эти параметры входят: температура, нагрузка, скорость вращения коленчатого вала, при которых происходит или есть возможность перехода от гидродинамического режима трения с безусловным разделением поверхностей смазочным материалом, к режиму с прямым контактом поверхностей (граничному режиму трения). В некоторых задачах повышенную значимость занимает исследование влияния на параметры трения противоизносных присадок. Несмотря на признание влияния поверхностно-активных веществ (ПАВ) на вязкость смазочного материала в слое, который взаимодействует с твердой поверхностью, а также сопряжен с диапазоном температур, контактных давлений и скоростей перемещения поверхностей трибосопряжений, в которых осуществляется режим жидкостного трения, необходимые реологические модели смазочных материалов до сих пор не раскрыты....
Купить

Проведенные исследования показали, что при повышении контактного давления в узлах трения скольжения с малой шероховатостью (Ra < 0,05.. .0,1 мкм), гидродинамический режим трения переходит в граничный режим через переходный режим трения. Для переходного режима характерна слабая и немонотонная зависимость коэффициента трения от контактного давления. Переходный или промежуточный режим отчетливо выражен в широком диапазоне контактных давлений, сопоставимом с диапазоном, в котором наблюдается гидродинамический режим.
Влияние температуры на значения коэффициента трения различны в разных режимах трения. В гидродинамическом режиме при повышении температуры коэффициент трения закономерно снижается, что обусловлено снижением вязкости смазочного масла и снижением силы жидкостного трения. В граничном режиме повышение температуры приводит к более быстрому возрастанию коэффициента трения при увеличении контактного давления вследствие более эффективного вытеснения смазочного материала из контакта и роста фактической площади контакта. Однако, в переходном режиме влияние температуры на коэффициент трения проявляется слабо.
Для данного контакта и данного смазочного материала повышение температуры ожидаемо приводит к снижению значений контактных давлений, при которых происходит переход от гидродинамического режима к промежуточному, и от промежуточного к граничному.
Влияние основных классов противоизносных присадок при введении в смазочное масло заключается, в меньшей степени, в снижении коэффициента трения в промежуточном и граничном режимах, и, в большей степени, в повышении значений контактных давлений, при которых происходит смена режимов. В особенности это относится к значениям контактного давления, при котором происходит переход к граничному режиму.
Присадки различных классов и различного состава различаются по температурным диапазонам наибольшей эффективности.
Таким образом показано, что при использовании сочетания эффективных присадок с разными температурными диапазонами эффективности, возможно разработать моторное масло, обеспечивающее исключение в исправных подшипниках коленчатого вала ДВС граничного режима трения при максимальных значениях температур и контактных давлений.
Купить