Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 5
1. ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА 6
1.1 Предыстория и начальный период 6
1.1.1 Вoзникнoвение предcтaвлений о грaничнoй смазке и первые результaты
Хaрди 7
1.1.2 Латентный период граничной смазки 10
1.1.3 Влияние нагрузки 11
1.1.4 Исследования строения граничных слоев 12
1.1.5 Значение работ Харди 13
1.2 Граничная смазка: вторая четверть XX века 14
1.2.1 Эффект Ребиндера 15
1.2.2 Эффект Дерягина и изучение реологии граничных слоев 16
1.2.3 Граничный слой как квазикристаллическое и квазитвердое тело 17
1.2.4 Способы разрушения граничных слоев при трении 19
1.2.5 Первая кинетическая модель процесса разрушения граничного
слоя 22
1.2.6 «Химическая» теория Боудена 24
1.2.7 Первые исследования механизма действия химически активных
присадок 25
1.3 Третья четверть XX века 27
1.3.1 Модель Боудена и характерные зависимости коэффициента трения
от температуры 27
1.3.2 Температурный метод оценки смазочной способности масел 30
1.3.3 Исследования Б. В. Дерягина 31
1.3.4 Исследования структуры граничного слоя и процесса граничной
смазки А.С.Ахматовым 32
1.3.5 Исследования механических свойств граничных слоев 33
1.3.6 Трехчленный закон трения при граничной смазке 34
1.3.7 Исследования строения полимолекулярных граничных слоев 35
1.3.8 Влияние материалов и шероховатости поверхностей трущихся тел
37
1.3.9 Кинетическое описание процесса граничной смазки и концепция
«дефекта смазочного слоя» 38
1.3.10 Механизм смазочного действия химически активных присадок 41
1.3.11 Влияние oкиcлительных процессов 43
1.3.12 Влияние экзозлектронной эмиссии и роль пион-рaдикaлов
aромaтических углеводородов 44
1.3.13 Кинетические описaния процесса грaничной смaзки химически
aктивными средaми 45
1.3.14 Трибохимия процесса грaничной смaзки 46
1.3.15 Избирaтельный перенос 47
1.3.16 Трибополимеризaция 48
1.4. Последняя четверть XX и нaчaло XXI века 50
1.4.1 Основные направления исследований 50
1.4.2 Экспериментальные исследования процесса граничных слоев в
процессе трения 51
1.4.3 Трибохимические процессы при граничной смазке 55
1.4.4 Избирательный перенос 58
1.4.5 Трибополимеризация 60
1.4.6 Деградация смазочных материалов при трении 62
1.4.7 Коллоидно-химические аспекты граничной смазки 63
1.5 Итоги развития представлений о граничной смазке в XX веке 69
2. ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 73
2.1. Течение в зазорах с облитерацией. Основные сведения 73
2.2 Механизм облитерации 75
2.3 Уравнение траектории молекул 79
2.4 Закон сохранения числа молекул 81
2.5 Щелевое уплотнение со стохастической геометрией 82
2.6 Физические свойства граничных смазочных слоёв 84
2.7 Сдвиг и скольжение 87
2.8 Утечки жидкости в узлах гидростатических машин и устройств 89
3. ПОДХОДЫ К ИССЛЕДОВАНИЮ 91
3.1 Процессы полимеризации в зазорах 91
3.2 Система контроля физико химического состояния жидкости 99
3.3 Состояние жидкости в зазоре 101
4. ВЫВОДЫ 108
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 111
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 112
ПРИЛОЖЕНИЯ 114
На течение жидкости в узких (капиллярных) щелях влияют граничные условия, oбуcлoвленные в ocнoвнoм cилaми мoлекулярнoгo взaимoдейcтвия, вoзникaющими на грaнице рaзделa жидкой и твердoй фaз. Под вoздейcтвием их на стенках щели происходит адсорбция полярно-активных молекул жидкости с образованием на них через некоторое время фиксированных граничных слоев, имеющих аномальную вязкость, отличающуюся по величине и свойствам от объемной вязкости. В частности жидкость, образующая этот слой, приобретает свойство упругой прочности на сдвиг.
В результате образования этого слоя утечка жидкости через щель будет вследствие уменьшения живого ее сечения переменной по времени, уменьшаясь с течением времени пребывания щели под перепадом давления. 1ри очень же малых размерах щели утечка по истечении некоторого времени может полностью прекратиться.
Следовательно, в основе процессов герметизации капиллярных щелей лежат явления, происходящие на границе твердых фаз и покрывающих их тонких слоев жидкости, на которые нельзя распространить законы классической
гидродинамики.
Эти законы гидродинамики справедливы лишь для сечения потока, несоизмеримо большего в сравнении с радиусом действия поля твердой фазы (металла), порядок величины которого обычно составляет от десятых долей микрона до 1 мк. В каналах же, размеры которых одного порядка величин с радиусом действия поля твердой фазы, объемный эффект может полностью исчезнуть, а процесс течения жидкости определится свойствами жидкости в граничном ее слое. Эти свойства граничных слоев определяются в основном не объемными структурными и физико-химическими свойствами молекул, а влиянием на них межфазного силового поля вблизи твердых стенок и взаимодействием молекул друг с другом и с полем этих стенок.
Рассматриваемое физико-химическое явление заращивания капиллярных каналов - так называемая облитерация этих каналов интенсифицируется отложением на их поверхностях смол, рыхлых скоплений загрязнений и иных компонентов рабочей жидкости, являющихся структурно измененными элементами жидкости и суспензии твердых частиц загрязнителя различной степени дисперсности. Эти смолистые вещества и вязкие включения способствуют также удержанию в щели твердых частиц загрязнителя.
Явление облитерации было довольно подробно изучено, и в результате исследований было обнаружено, что наиболее сильно oблитерaция проявляется при протекании минеральных масел. Помимо нарушения стабильности расхода жидкости через малые отверстия, значительно увеличиваются усилия, необходимые для перемещения сопрягаемых деталей.
Степень облитерации зависит от молекулярной структуры жидкости, причем это явление в большей степени проявляется в сложных, высокомолекулярных жидкостях типа масляной смеси на керосиновой основе, применяемой в силовых гидросистемах. Толщина адсорбционного слоя для жидкостей этого типа составляет несколько микрометров. Поэтому при течении через капилляры и малые зазоры этот слой может существенно уменьшить площадь поперечного сечения канала или даже полностью его перекрыть
С повышением температуры интенсивность адсорбции, а следовательно, и облитерации, понижается. Повышение перепада давления, под которым происходит движение жидкости через зазор или капилляр, наоборот, увеличивает степень облитерации.
Если одна из стенок, образующих зазор, приводится в движение, т.е. происходит сдвиг, то образованные адсорбционные слои разрушаются, облитерация устраняется и восстанавливается первоначальный расход жидкости через зазор. Однако для такого сдвига обычно требуется значительное усилие. В зазорах между подвижной и неподвижной стенками облитерации не происходит.
Для избегания облитерации каналов жиклеров и дросселей рекомендуется их отверстия выполнять не меньше 0,2—0,4 мм. Для устранения облитерации через дросселирующее отверстие пропускают стержень, перемещающийся возвратно-поступательно и обеспечивающий автоматическую прочистку отверстия (разрушение адсорбционного слоя).
