Трибологические аспекты энергетической теории

уровень надежности узлов и агрегатов машин. Изнашивание приводит к изменению количественного состояния соединений – зазору (натягу). В оценке этих процессов принято считать, что взаимодействие поверхностей локализуется в тонком приповерхностном слое, получившем название вторичные структуры. Причиной их образования является взаимное влияние материала контактируемых тел, смазывающей среды, атмосферы, режимов трения, в результате чего поверхность трения приобретает специфические свойства, ранее ненаблюдаемые: защищает исходный материал от механических и физико-химических разрушений, обеспечивает определенный уровень антифрикционных свойств. Знание трибологических процессов и возможность управления ими позволит существенно улучшить надежность объектов.

Основным активизирующим фактором образования вторичных структур является упругопластическая деформация, возникающая при контактировании поверхностей во время трения. Пассивация определяется процессами адсорбции, диффузии и химической реакции на поверхностях и в деформируемых объемах поверхностных слоев.

Трение в условиях своего нормального протекания – это процесс преобразования энергии и создание защитных структур . Он находится в динамическом равновесии и автоматически регулируется. Часть энергии активно , а часть пассивно участвует в этих процессах, причем последняя в основном обеспечивает их протекание, и без нее они невозможны.

Согласно энергетической теории, принято считать , что энергия, затрачиваемая на преодоление сил трения, затрачивается на генерацию теплоты Q и запасается во вторичных и структурах ВС поверхностных слоев благодаря пластическому деформированию AH, что является энергетическим источником только активации Эак: Эак= Q+AH, (1).

В тоже время рабочие поверхности узлов трения подвергаются воздействию энергии пассивации Эпас, включающую в себя энергию, рассеиваемую узлом трения Эрас и энергию, поглощаемую при трении Эпог:

Э пас = Э рас + Э пог ,

В термодинамически открытых системах важным условием создания устойчивых щадящих процессов, протекающих при трении, является согласование и взаимное усиление действия деформационных, тепловых, адсорбционных, диффузионных процессов и химических реакций как на рабочих поверхностях, так и в объеме смазочного материала.

Как отмечает Б. И. Костецкий, условием нормального протекания процессов при трении является равновесие активирования и пассивации, при котором    энергия,    поглощаемая    системой, соответствует энергии образования вторичных структур Эвс, т. е.:

Э по = Э вс ,

Тогда, согласно выражений (2) и (3), получим равенство :            Эпас= Эрас + Эвс,                (4)

Активационные и пассивационные процессы в узлах трения быстротечны и непрерывны во времени. Исходя из общей энергии ЭТ, затрачиваемой на преодоление трения, баланс ее расхода выглядит следующим образом :

Э ак + Э пас = [ Q + Э рас ] + [ A H + Э в _С ] , (5) |^ Э т ^ | | ^ I ^ | |^ II ^ |

Таким образом , повысить КПД механической системы и обеспечить высокий уровень ее надежности в условиях эксплуатации, когда конструктивные изменения согласования завода-изготовителя недопустимы, возможно , благодаря созданию и применению новых смазочных композиций . Они должны снижать потери энергии на генерацию тепла и ее рассеивание и облегчать образование вторичных структур с повышенными защитными функциями.

Для снижения потерь части механической энергии в тепловую и ее рассеивания в окружающую среду (слагаемое I выражения (5)), необходимо использовать материалы, обладающие высокими антифрикционными свойствами. При этом сохраненная часть энергии запасается дополнительно во вторичных структурах, что ведет к улучшению противоизносных и противозадирных свойств и обеспечению роста срока службы узлов трения.

Создать высокоэффективные вторичные структуры возможно снижением энергии (слагаемое II выражения (5)), идущей на их образование и облегчением течения этих процессов. Главным регулятором при этом является состав и концентрация активных элементов смазочной композиции, а запускают процессы режимы трения.

С введением в смазочные материалы высокоэффективной антифрикционной добавки работа сил трения Ат при постоянстве подводимой к узлу трения энергии Эт уменьшается, а высвободившаяся часть энергии участвует в создании защитных вторичных структур .

При этом эффективность легирующих добавок к смазочным материалам , обеспечивающих наряду с улучшением антифрикционных свойств и высокие противоизносные показатели, можно оценить условно коэффициентом k, характеризующим снижение потерь от работы сил трения.

Э т = k·Э т , (6)

Теоретический и научно - практический журнал . Основан в 2005 году

Адрес редакции: 302019, г. Орел, ул. Генерала Родина, 69. Телефон: (4862)454037

Свидетельство о регистрации ПИ № ФС77–21514 от 11.07. 2005 г.

Технический редактор М осина А.И.

Сдано в набор 18.02.2010

Подписано в печать 24.02.2010 Формат 60х84/8. Бумага офсетная.

Гарнитура Таймс.

Объём 7,5 усл. печ. л. Тираж 300 экз. Издательство Орел ГАУ, 302028, г. Орел, бульвар Победы, 19. Лицензия ЛР№ 021325 от 23.02.1999г

Ж урнал рекомендован ВАК М инобрнауки России для публикаций научных работ, отражающих основное научное содержание кандидатских диссертаций

Содерж ание номера