Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 [ 54 ] 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106

ГЛАВА VI

ВЯЗКОСТЬ МИНЕРАЛЬНЫХ МАСЕЛ

§21. Вязкость минеральных масел и их применение

Минеральные масла применяются главным образом в качестве смазочных материалов, значительно меньшее количество их используется в качестве тормозных и гидравлических жидкостей, жидких диэлектриков и для других целей. Техническое значение вязкости минеральных масел прежде всего определяется влиянием этого свойства на трение и износ смазанных деталей. Его можно подразделить на влияние вязкости непосредственно на трение, на сохранение сплошного смазочного слоя, разделяющего трущиеся поверхности, и на поступление масла к гнездам трения. При транспортировании минеральных масел их вязкость представляет интерес с точки зрения производительности слива, налива и перекачки.

Различают три основных режима смазки: полная жидкостная смазка, граничная смазка и промежуточная между ними-полужидкостная. В условиях первого режима сухое трение заменено значительно меньшим по величине жидкостным трением. Вязкость смазочного масла препятствует выдавливанию смазочного слоя, разделяющего трущиеся поверхности, и предотвращает переход жидкостного трения в сухое или полусухое. При граничной смазке трущиеся поверхности разделены весьма тонким слоем смазочного вещества. В первом случае эффект смазки зависит главным образом от объемных свойств смазочного вещества, во втором - от молекулярно-поверхностных свойств на границе раздела слоя масло-металл.

Теоретические основы зрения о полной жидкостной смазке были даны Н. П. Петровым [1, 2] и развиты им, Н. Е. Жуковским, С. А. Чаплыгиным, О. Рейнольдсом и др. [1, 3] в стройную гидродинамическую теорию смазки. Она приводит к следующей зависимости коэфициента трения от вязкости:

f=<p(], (vi,i)

где / - коэфициент трения; v - относительная скорость сдвига поверхностей; h - расстояние между ними.

т 150

Вязкость, Z, сп о / ь2 оЗ

т 250

Фиг. 69. Зависимость коэфициента трения от вязкости смазочных масел (по

К. С. Рамайя [4]).

/ - автол 10; 2 - автол 18; 3 - брайтсток;

р = const = 95,4 кГ/см.

Зависимость / от выраженная уравнением (VI, 1), нашла экспериментальное подтверждение в классической работе Н. П. Петрова [1] ив последующих специальных измерениях. В частности, К. С. Рамайя [4] обнаружил, что динамический коэфициент трения поверхностей, смазанных автолами и брайт-стоком, пропорционален вязкости этих масел (фиг. 69).

Типичный вид зависимости коэфициента трения от температуры масел, а следовательно, и от их вязкости представлен на фиг. 70 [24]. Вначале, при падении вязкости, коэфициент трения снижается, затем он остается постоянным и, наконец, у масла без присадки (кривая 7) скачкообразно растет. На первом участке имеет место жидкостный режим смазки,

на втором-граничный, но соприкосновения между металлическими поверхностями не происходит, на что указывает низкий коэфициент трения. Резкое повышение коэфициента трения на третьем участке кривой регистрирует прорьш масляной пленки и переход к полусухому трению. Интересно, что присадка расширяет область жидкостной и граничной смазки в сторону более низких вязкостей.

Ред фактов свидетельствует о том, что в условиях жидкостной смазки вязкость масел является не единственным фактором, определяющим трение. Растительные масла и животные жиры в большинстве случаев обеспечивают более низкое трение, чем равновязкие с ними минеральные масла. Олеиновая и хлорстеариновая кислоты и аналогичные присадки к мине-

й 0007

49,9 33,3 ffSjS i3B 160 182,2 20к,к

Температурите

Фиг. 70. Зависимость между коэфициентом трения и температурой масла (постоянное давление 105 кГ/см),

1 - минеральное масло, 2 - то же масло

с присадкой.

ральным маслам снижают коэфициент трения и расширяют область жцдкостной смазки, практически не влияя на вязкость.

Свойство, обусловливающее разницу в трении, большую, чем разница, связанная с вязкостью масел, ползгчило название маслянистости. Она играет основную роль в граничном режиме смазки. Б. В. Дерягин [36], А. С. Ахматов [37], М. М. Кусаков [30] и другие считают, что маслянистость является следствием упр)тости, повышенной вязкости и других особенностей механических свойств жидкости в поверхностном слое на границе с твердым телом.

где г, ш и п -постоянные, различающиеся по величине для различных подшипников и режимов их работы, к -константа, )ты-вающая величину зазора и другие конструктивные факторы. Эмпирическое уравнение (VI, 2) отличается от теоретической зависимости (VI, 1) величиной показателей степени переменных. Величина этих показателей колеблется в пределах 0,3-1,0. В последнем случае уравнение (VI, 2) переходит в уравнение (VI, 1).

Исследование влияния смазочного масла на трение удобнее проводить на отдельных элементах механизмов, чем на целых агрегатах. М. П. Воларович [9], исследуя трение кинематической пары поршень - цилиндр при температурах ниже 20°, нашел, что усилие сдвига Р& и сопротивление движению Fa подчиняются Зфавнению:

F=Bfj% (VI, 3)

где В для исследованных масел с вязкостью Еюо = 1,3 - 3,5 близко к единице; а для Fs равно 0,5, а для Fa равно 0,45.

Изучая трение пары вал-подшипник, М. П. Воларович и О. В. Лазовская [27] обнаружили, что в области положительных температур от нуля до 20° статический момент сил трения у маловязких масел больше, чем у вязких; при низких температурах зависимость оказалась обратной. Авторы объясняют полученные результаты тем, что при положительных температурах маловязкие масла полностью выдавливаются из нагруженной части подшипника и наступает сухое трение. При отрицательных температурах вяз-

ГидродинаАшческая теория смазки и установленная ею зависимость трения от вязкости смазочного масла имеют большое значение для расчета и констрзрования подшипников и различных смазочных систем и приспособлений, а также для вычисления расхода масла (подробнее см. [25, 26]). В самое последнее время на ее основе А. К. Дьячков развил новую теорию несзодей способности подшипников, Д. С. Коднир [7] дал новое уравнение для расчета грузоподъемности и коэфициентов трения нагруженных подшипников и М. Г. Ханович [8] разработал метод составления масляного баланса подшипника.

Применение формулы (VI, 1) непосредственно к реальным механизмам встречает некоторые трудности. Режим смазки двигателей, станков и других агрегатов может меняться в зависимости от колебания скорости. Даже в условиях полной жидкостной смазки на трение влияют побочные факторы, которые могут изменить ее зависимость от вязкости.

Многочисленные опыты, проведенные на подшипниках из разных металлов в условиях эксплуатации, приводят к следующей общей эмпирической зависимости коэфициента трения от вязкости [26]:

/ = (VI, 2)