Владимир Петров - Законы развития систем

Колебания (вибрация)

Пример П4.29. Втулка подшипника.

В патенте США 3 239 283 втулки подшипника выполнены из пьезоэлектрического материала и покрытием ее электропроводящей фольгой. Пропуская переменный ток, под действием которого пьезоэлектрик вибрирует , ликвидируют трение покоя.

Безызностность

Э ффект безызносностиоткрыт в 1956 г.

Суть открытия состоит в следующем: в паре трения сталь — медь, сталь — бронза или сталь — латунь из твердого раствора благодаря разрушению межатомных связей выделяется медь. Выделившаяся чистая медь переносится на поверхность стали в виде слоя толщиной около микрона.

Образовавшийся тончайший слой не уносится из зоны контакта, а переходит с одной поверхности трения на другую, что придает узлам трения высокую износостойкость. Известно, что при определенных условиях в узлах трения происходит отрыв мелких частиц с одной поверхности и перенос их на другую. Если каждая оторвавшаяся от поверхности частица не будет уноситься из зоны трения, а будет удерживаться противоположной поверхностью, покрывая ее тончайшим слоем и сообщая ей высокую гладкость, то, когда противоположные поверхности окажутся покрытыми тонким слоем меди, износ прекратится.

Пример П4.30. Пара сталь-чугун.

В случае, если сталь трется о сталь или о чугун — а в них нет ни грамма меди, предложено в одной из деталей высверливается углубление, в которое запрессовывается кусочек бронзы. Из этого куска во время работы будет выделяться медь, обволакивая поверхности и тем, предохраняя их от износа.

Пример П4.31. Металлоплакированные смазки

Металлоплакированные смазки содержат мелкодисперсный порошок меди. Они очень удобны для смазки стальных поверхностей трения.

Современные исследователи показали возможность получения наноразмерных порошков металлов и сплавов, которые могут использоваться в виде добавок к смазкам в узлах трения. Введение мелкодисперсных порошков в смазку позволяет расширить рабочий интервал нагрузок, поскольку при срабатывании смазки на поверхности трения образуются тонкие металлические пленки, препятствующие износу трущихся поверхностей 485.

Аномально низкое трение

Явление аномального низкого трения. Установлено, что при достаточно сильном облучении потоком ускоренных частиц (например, атомами гелия) поверхности полимерного тела, например, полиэтилена, трущегося в вакууме вместе с металлом, наблюдается переход от обычного трения к сверхнизкому — коэффициент трения значительно уменьшается и достигает порядка одной тысячной.

Пример П.4.32. Подшипник скольжения.

А. с. 290 131. Подшипник скольжения, содержащий корпус, в котором смонтирован вал посредством сегментов с металлической рабочей поверхностью, расположенных равномерно по окружности, отличающееся тем, что с целью уменьшения коэффициента трения при работе в вакууме, он снабжен источником быстрых и нейтральных молекул газа, например, инертного, встроенного в корпус между сегментами и направляющим поток молекул на рабочую поверхность вала, покрытую полимером, например, полиэтиленом.

Пористая поверхность

Пример П4.33. Фосфатные покрытия.

Одним из путей обеспечения насыщенного контакта в начале приработки и повышения прирабатываемости является создание положительного градиента твердости поверхностей трения, путем нанесения мягких покрытий. Доступным способом модифицирования поверхностей является фосфатирование. Такое покрытие имеет высокоразвитую пористую поверхность , хорошо удерживает смазочный материал, прочно сцепляется с основанием, что обеспечивает улучшение смазывания, снижение трения и исключает схватывание поверхностей.

Поверхностно-активные вещества

Поверхностно-активные вещества (ПАВ) — химические соединения, которые, концентрируясь на поверхности раздела фаз, вызывают снижение поверхностного натяжения 486.

К поверхностно-активными веществам (ПАВ) относятся все жирные кислоты (предельные и непредельные) и их мыла, спирты, смолы.

Характерной особенностью ПАВ является несовпадение центров положительных и отрицательных зарядов в их молекулах. Такие молекулы, называемые полярными, притягиваются и удерживаются поверхностью тела.

Благодаря этому поверхность твердого тела всегда покрыта тончайшей пленкой веществ, содержащихся в окружающей среде. Явление образования таких пленок газов, паров или растворенных веществ либо поглощение этих веществ поверхностью тела называется адсорбцией

Под действием ПАВ поверхности трения пластифицируются, что способствует быстрому созданию оптимальных шероховатостей трущихся поверхностей.

Пример П4.34. Смазка прокатных станов.

Для снижения трения при прокатке раньше использовали жидкие масла. Так как прокатка происходит при высокой температуре, то масло сгорало, ухудшая качество проката. Далее в качестве смазки слали использовать эмульсии ПАВ она хорошо снижает трение и выдерживает высокие температуры.

Пример П4.35. Присадки для машинного масла.

Современные присадки — это добавки в масла и смазки, которые предназначается для предотвращения износа трущихся поверхностей сопрягающихся пар деталей, а также безразборного восстановления (ремонта) этих деталей, если их рабочие поверхности уже изношены. Это происходит за счет образования металлокерамической поверхности в зоне трения. В состав композиции присадок входят природные минералы, а также поверхностно активные вещества (ПАВ) и катализаторы.

В зоне трения происходит процесс избирательного переноса силикатных соединений композиции на поверхность обрабатываемых деталей с образованием структуры с общей кристаллической решеткой металла.

В результате этого сложного химико-физического процесса образуется трехслойное покрытие, где:

— первый слой имеет общую кристаллическую решетку с металлом и обладает высокой коррозионной стойкостью, за счет связывания атомарного водорода — катализатора всех физико-химических процессов;

— второй слой упругий и служит демпфером при ударных нагрузках;

— третий слой защитный (сверхнизкий коэффициент трения до 0,003—0,005 и высокая микротвердость 690…710 НУ).

Эффект Ребиндера

Действие эффекта Ребиндера осуществляется при контакте твердого тела, находящегося в напряженном состоянии, с жидкой (или газовой) активной средой 487.

Эффект имеет прямое отношение к смазке деталей машин.

Введенная «смазка» вызывает ускоренный «износ» неровностей, увеличивается скорость приработки (обкатки) машин.