К вопросу определения толщины смазочного слоя при решении триботехнических задач

Г.А. Тимофеев, С.И. Красавин

Инженерный журнал: наука и инновации

# 12·2016

ляной пленки зависит от многих контактных параметров, таких как

контактные напряжения (по Герцу), температура в контакте и свя-

занная с ней вязкость смазочного масла, суммарная скорость качения

поверхностей, скорость скольжения, кривизна сопряженных поверх-

ностей, пьезокоэффициент вязкости и др. [1–13].

Экспериментальные исследования проводили на роликовом стен-

де разомкнутого контура, кинематическая схема которого представ-

лена в работе [14]. Толщину смазочного слоя определяли методом

измерения падения напряжения в смазочном слое [14, 15]. Этот ме-

тод в отличие от некоторых других методов позволяет измерять тол-

щину как жидкой масляной пленки, так и смазочных слоев на кон-

тактирующих поверхностях.

Роликовые образцы, имитирующие реальные зацепления, были

изготовлены из сталей 35ХГСА, 18Х2Н4МА, 40Х и др. Поверхность

образцов из стали 40Х закаливали до получения твердости HRC

42…45, а стали 18Х2Н4МА — до HRC 58…63 после цементации по-

верхностного слоя. Наружный диаметр нижнего ролика составлял

115 мм, верхнего — 110 мм. Высота микронеровностей контактирую-

щих поверхностей после шлифования составила

= 1,6 мкм, а после

приработки уменьшалась до

= 0,4…0,2 мкм.

Выполненные эксперименты позволили построить номограмму

для определения толщины смазочного слоя с учетом положений кон-

тактно-гидродинамической теории смазки (рис. 1). В левом верхнем

квадранте на рисунке порядковыми цифрами

1–5

обозначены сма-

зочные масла, имеющие вязкостно-температурные характеристики,

приведенные на рис. 2.

Используя значение вязкости масла, полученное на основании

его вязкостно-температурной характеристики (см. рис. 2), а также

контактные параметры: суммарную скорость качения, максимальное

контактное напряжение по Герцу, приведенный радиус кривизны

контактирующих поверхностей, скорость скольжения — определяли

толщину смазочного слоя для испытанных сортов масел. Последова-

тельность решения показана на номограмме (см. рис. 1) штриховой

линией со стрелкой.

Необходимую толщину смазочного слоя в триботехнических

расчетах и соответствующий ей сорт масла определяют в зависимо-

сти от требуемого режима смазки. Этот режим оценивают важней-

шим параметром режима трения — λ, зависящим от соотношения

толщины смазочного слоя и количественных характеристик качества

обработки контактирующих поверхностей. По значению этого пара-

метра можно сделать вывод, каков режим трения в данных условиях.

Параметр определяют по зависимости [2]