Lubrifianții solizi sunt concepuți pentru a reduce fricțiunea în condiții în care este imposibil să se creeze un lubrifiant lichid. De exemplu, ele sunt utilizate atunci când lucrează într-un vid, la temperaturi scăzute și înalte, într-un mediu agresiv etc. Cele mai comune lubrifianți solizi sunt solide care au o structură stratificată. Frecarea redusă în ele se realizează datorită anizotropiei pronunțate a proprietăților. Cele mai frecvente materiale din acest grup sunt grafitul, disulfura de molibden, talcul, mica și nitrura de bor. Principiul acțiunii lubrifianților solizi va fi luat în considerare prin utilizarea grafitului ca exemplu.
Structura grafitului este prezentată în Fig. 6:
Straturile de atomi de carbon cu ambalaj dens sunt la distanțe mari între ele. În astfel de straturi, atomii au un aranjament hexagonal și au legături interatomice puternice (420 kJ / g atom). Rezistența legăturilor dintre atomii localizați în diferite planuri este cu un ordin de mărime mai mică, astfel încât atunci când are loc frecare, apare o deplasare relativ ușoară a unui plan față de cealaltă.
Recent, materialul solid este rulment polimer politetrafluoretilena este utilizat ca lubrifiant solid (PTFE), care are proprietăți unice antifrictiune. PTFE sau teflon, are un coeficient de frecare redus (0,05-0,1) până la o temperatură de înmuiere (320oS). Utilizarea unui fluoroplastic într-o formă pură a preveni rezistența scăzută, toxicitatea vapori de fluor, conductivitate termică slabă, coeficient ridicat de dilatare termică și capacitate redusă de a rezista la abraziune, la viteze mari și creșterea de disipare a căldurii. Prin urmare, PTFE este introdus în suprafața unui metal poros, cel mai adesea bronz poros. PTFE, umplerea porii metalului, oferă o bună proprietăți anti-frecare, și matricea de bronz creează un cadru conductor suficient de puternică și bine căldura. rulmenți Metalfluoraplastic sunt utilizate pe scară largă de peste mări și inginerie internă, și să le utilizeze în primul rând în ansambluri de fricțiune care funcționează fără lubrifiere sau în condiții de lubrifiere mixte. Pentru a îmbunătăți rezistența la uzură și de viață crescută a acestor rulmenți este introdus în materiale de umplutură fluoroplast (cupru, alama, fibra de sticla, grafit, etc.).
În conformitate cu terminologia standard lichid sau ungere hidrodinamică este realizată cu separarea integrală a suprafețelor de frecare prin presiunea care rezultă din stratul de ungere în timpul mișcării relative a perechilor de frecare. Frecarea internă în stratul lubrifiant este determinată în principal de vâscozitatea sa.
Există legături funcționale între tensiunea tangențială pe site-ul din interiorul fluidului în mișcare și derivatul vitezei de-a lungul zonei normale la acest loc. Astfel de dependențe se numesc "caracteristici reologice". Dependența tensiunilor tangențiale de derivatul transversal al vitezei este prezentată în Fig. 7.
Fig. 7 - Dependența tensiunilor tangențiale de derivatul transversal al vitezei
În general, deformarea mediului începe atunci când tensiunile ating o valoare (curba I din figura 7). atunci
Mass-media care respectă această lege se numește viscoplastic neliniar. Acestea includ, de exemplu, uleiuri minerale la temperaturi scăzute, grăsimi etc.
Mediile care lipsesc (curba II) se numesc lichide.
În figura I.7 - tensiune de forfecare limită statică, - tensiune dinamică de forfecare, a cărei mărime este determinată prin extrapolarea secțiunii rectilinii.
Medii care au. a (curba III), se numesc fluide non-newtoniene (grăsimi, suspensii etc.). În cazul în care. atunci nu există o anomalie a viscozității și există o lege liniară
Dacă (curba II), atunci avem o expresie pentru. numita ipoteza lui Newton:
unde este coeficientul de vâscozitate dinamic. În ultimul caz, vorbim despre un fluid cu adevărat vâscos sau Newtonian.
Pornind de la condițiile de echilibru fluid Newtonian și considerând ecuația continuității fluxului de lichid ecuație se obține flux izoterma de lubrifiant - ecuația Reynolds:
unde coordonatele x și z caracterizează deplasarea longitudinală și transversală a volumului elementar al lichidului,
h este adâncimea volumului elementar.
Procesul de dezvoltare a presiunilor hidrodinamice în stratul lubrifiant va fi luat în considerare folosind exemplul de deplasare a unui plan înclinat cu viteza V relativ la un plan fix (fig.8).
În secțiunea de la a la b, debitul hidrodinamic și fluxul de forfecare sunt capabile să mărească viteza fluidului de-a lungul grosimii stratului, iar în regiunile de la b la c, acesta este slăbit. Acest lucru rezultă din legea conservării masei, conform căreia curgerea lichidului prin orice secțiune este constantă într-o anumită clipă de timp.
Motivul pentru dezvoltarea presiunii hidrodinamice într-un strat de lichid, în care există o variabilitate a presiunii de-a lungul lungimii stratului de ungere, este fie o variabilă secțiune transversală a diferenței de lubrifiere (în formă de pană), sau o densitate a fluidului variabilă și mișcarea relativă a perechilor de frecare, sau stratul de compresie.
Fig. 8 - Procesul de dezvoltare a presiunilor hidrodinamice în stratul lubrifiant
Analizând ecuația Reynolds, este posibil să se urmeze toate componentele care contribuie la apariția presiunii în stratul de lubrifiant. Primul termen din partea stângă a ecuației definește fluxul de lubrifiant în direcția coordonatele X, al doilea - în direcția Z. Primul termen din partea dreaptă a ecuației determină contribuția viteza V în raport cu suprafețele de alunecare și formează un strat de lubrifiere. iar al doilea termen este contribuția ratei de apropiere a suprafețelor. Cel mai important factor este contul formei de pană a stratului de ungere, în special în calculul lagărelor radiale.
Trebuie remarcat faptul că în derivarea ecuației teoriei hidrodinamice a lubrifierii, Reynolds a făcut următoarele ipoteze:
- Forțele inerțiale ale particulelor de lubrifianți sunt considerate a fi semnificativ mai mici decât forțele de viscozitate;
- grăsimea este adoptată ca un fluid Newtonian;
- vâscozitatea în întregul strat este considerată constantă;
- grosimea stratului de lubrifiant este mică comparativ cu alte dimensiuni;
- alunecarea la limita lichid-solid sau gaz-solid este absent.
Dezvoltarea ulterioară a teoriei hidrodinamice a lubrifierii a pornit de-a lungul căii de rezolvare a problemelor neizothermice, ținând cont de deformarea suporturilor și de forma geometrică a perechilor de frecare.
Trimiteți-le prietenilor: