ЗМАЩЕННЯ, мастильний матеріал, а також нанесення і дію мастильного матеріалу, що зменшує силу тертя між рухомими частинами механізмів і їх зношування. Мастильні матеріали попутно можуть виконувати також функції охолодження, захисту від корозії, ущільнення зазорів і очищення поверхонь.
ВИДИ ТЕРТЯ
При дослідженні явища тертя між двома твердими тілами розрізняють три основних види тертя: сухе, граничне і рідинне.
Сухе тертя.
Сухе тертя проявляється при взаємній відносному русі двох очищених і висушених твердих тіл, що знаходяться в природному контакті один з одним. Під «природним контактом» розуміється безпосереднє і тісне зіткнення тіл, можливе при мінімальній забрудненості їх поверхонь. Для виявлення сухого тертя спочатку шляхом обробки із застосуванням миючих засобів і розчинників видаляють всі масляні забруднення. Потім наждачним папером найменшою зернистості знімають немасляних забруднення. Після прополіскування в двічі перегнанном спирті або ефірі зразки висушуються в інертному атмосфері або чистому повітрі. Вважається, що очищені і висушені таким чином поверхні відповідають умовам сухого тертя.
Основоположним є поняття статичного коефіцієнта сухого тертя (коефіцієнта тертя спокою). Цей коефіцієнт f дається виразом
де F - максимальна сила тертя в момент рушання (рубежная сила статичного тертя), а N - сила нормального тиску на поверхні їх контакту (т.зв. нормальна сила).
На рис. 1 представлена схема визначення статичного коефіцієнта тертя методом ковзання зразка по похилій площині. Кут q нахилу площини поступово збільшують до тих пір, поки зразок не почне ковзати вниз. Вектор W ваги зразка на схемі розкладений на дві складові - перпендикулярну і паралельну площині ковзання. Складова. перпендикулярна площині, дорівнює нормальній силі N. c якої площину діє на зразок, і спрямована протилежно їй. Складова. паралельна площині, тягне зразок в напрямку нахилу площини, але їй протистоїть сила тертя F. яка, поки тіло не рухається, відповідно до третього закону механіки приймає значення, рівні. Коли кут нахилу площини, збільшуючись, досягає значення, при якому величина дорівнює рубіжної силі статичного тертя, зразок починає рухатися. При цьому значенні кута виконується рівність
звідки f = tg q *, де q * - кут, при якому починається ковзання (кут зрушення).
Граничне тертя.
Зразок для дослідження граничного тертя готується так само, як і в разі сухого тертя. Однак після очищення і сушіння на його поверхню наносять тонку плівку чистого мастильного матеріалу відомої молекулярної структури з відомими фізико-хімічними властивостями. Найтоншою плівкою стосовно мастилі є плівка товщиною в одну молекулу. Тому лабораторні дослідження граничного тертя зазвичай проводяться з тілами, що труться поверхні яких покриті мономолекулярним шаром мастила.
Товщина плівки визначається в першу чергу загальної формою поверхні і її шорсткістю. Навіть найдосконаліші з існуючих методів механічної обробки не дають абсолютно рівною і гладкою поверхні. На практиці вага зразка, що лежить на площині, не розподіляється рівномірно по всій площі основи зразка, а передається і сприймається численними окремими мікровиступів, наявними на обох поверхнях. Як показав експеримент, справжня площа контакту може бути в тисячу разів менше площі підстави зразка.
У режимі сухого або граничного тертя протилежні виступи контактуючих поверхонь труться одна об одну і зношуються. За ступенем і характером фрикційний знос може варіюватися в широких межах від бажаного (спеціальна операція тонкого полірування - притирання - в контрольованих умовах) до стирання, заїдання і руйнування.
Якщо поки не враховувати впливу хімічного складу мастильного матеріалу, то можна уявити собі дещо спрощений механізм зносу контактної пари, що працює в умовах граничного тертя. У точках локального контакту виникають напруги зсуву, що перевищують межу пружності, а температура матеріалу підвищується. Відбувається зрив матеріалу з верхівок виступів, а через свою обмеженою рухливості сусідні молекули мастила не встигають закрити оголилися ділянки контактної поверхні; вони залишаються чистими і хімічно активними. В результаті утворюються і при подальшому русі тут же руйнуються численні містки микросварки двох дотичних поверхонь. При цьому механічна енергія руху перетворюється в теплову з підвищенням температури поверхні. Розрив містків микросварки додатково призводить до локального різкого і значного підвищення температури. В результаті починається хімічне розкладання мастила з утворенням оксидів, карбідів і смолистих відкладень і повільно, але неухильно знижується якість мастила. Погіршення стану поверхонь тертя прискорюється через абразивного дії безлічі відірвалися частинок матеріалу контактної пари. Всі ці ефекти призводять до загального посилення тертя, збільшення енергетичних витрат і інтенсифікації зносу.
Очевидно, що робота машин і механізмів в умовах граничного тертя вкрай небажана з двох причин: через втрати енергії і через ризик відмови тертьових елементів внаслідок неминучого їх зношування. Для ефективної роботи системи (з невеликим тертям і без зносу) необхідно, щоб труться елементи були завжди і повністю розділені шаром мастила при їх русі і повністю розділені в період відсутності руху.