- равнодействующая всех сил молекулярного притяжения между поверхностями. Если среднюю удельную силу притяжения обозначить и площадь эффективной поверхности соприкосновения 5 , то N ~

Предельная нормальная нагрузка

где oj- - предел текучести материала вкладыша. На основании формулы (3) получим

T=fN{\+-y (4

Связь между коэффициентом трения f и величиной f, быть выражена на основании формул (1) и (4) зависимостью

/=/-( +t

Если р.Т, то fmf-

Несколько иная формула для определения коэффициента, трения предложена И. В. Крагельским [24]

+ (5-

где а и р - параметры, зависящие от молекулярных и механи ческих свойств трущихся поверхностей. Формулы (1) - (5) относятся к случаю сухого трения. При скольжении же смазанных поверхностей, отделенных друг от друга тонким слоем смазки, сила трения и коэффициент трения не остаются постоянными - они зависят от скорости скольжения и свойств смазочной пленки. При достаточной толщине ее, когда поверхности скольжения полностью отделены друг от друга, сопротивление движению определяется силами вязкости жидкости; элементарная тангенциальная сила т по закону Ньютона зависит от динамической вязкости ц и градиента скорости dv

по нормали к элементу поверхности

Сила трения Г определится как интеграл по поверхности S

T = \xdS. (7!

Для иллюстрации процесса изменения коэффициента трения в подобных подшипниках скольжения служит кривая Герси-Штрибека, показанная на фиг. 1: при весьма малой скорости скольжения порядка 0,1 мм/сек и очень тонком смазочном слое порядка 0,1 ж/с имеет место граничное трение; коэффициент 8

грения / почти не изменяется при возрастании скорости до некоторого значения; этот период изображается на кривой участком /о- 1. При дальнейшем возрастании скорости коэффициент трения быстро уменьшается; поверхности скольжения отдаляются друг от друга, но не настолько, чтобы исключить возможность соприкосновения отдельных выступов шероховатых поверхностей, следовательно, граничное трение не полностью исключено, поэтому такое трение условно назйваеся п о л у ж и д к о с т-ным (участок/-2 кривой).

Коэффициент трения / достигает минимума в тот момент, когда смазочный слой лишь покрывает шероховатости поверхностей скольжения; дальнейшее течение кривой / определяется в зависимости от безразмерной характеристики режима работы

1-у,

где ц - динамическая вязкость; ю - угловая скорость шипа; р - средняя удельная нагрузка на подшип--ник:

гдеР - радиальная нагрузка на подшипник; dn/--его диаметр и длина.

С возрастанием величины X толщина смазочного слоя увеличивается, перекрываются с избытком все неровности поверхностен скольжения и исключается непосредственный контакт их; сопротивление движению определяется всецело внутренними силами вязкой жидкости поэтому . такое трение называется жидкостным (участок 2-3 кривой). По мере увеличения X и толщины смазочного слоя коэффициент трения несколько возрастает, соответственно увеличивается и тепловыделение в рабочей зоне подшипника. Теоретически наивыгоднейшие условия работы опоры были бы в точке 2 при минимальном значении /, однако здесь нет запаса толщины смазочного слоя, и малейшее уменьшение величины X, например вследствие снижения вязкости жидкости или угловой скорости шипа, повлечет за собой увеличение коэффициента трения и соответственно большее тепловыделение, что обусловит повышение те.мпературы смазочного слоя и снижение динамической вязкости смазки ц; таким образом, переход от точки 2 влево влечет за собой прогрессирующее возрастание коэффициента трения и перегрев подшипника. Наоборот, при увеличении X в зоне жидкостного трения на участке 2-3 кривой работа подшипника характеризуется стабильностью характеристики режима. Если расчетному режиму работы соответствует точка т, лежащая между точками 2 и 5, то при откло-

Диаграмма Штрибека.

нении от заданного режима вправо к точке п коэффициент тро-ния / увеличится, соответственно возрастет тепловыделение, температура смазочного слоя поднимется, что вызовет снижение динамической вязкости (д, и уменьшение Л, т. е. приближение этой величины к ее расчетному значению. Аналогичный эффект возникнет и при отклонении от расчетного режима влево к точке fe, но при этом коэффициент трения снижается, тепловыделение уменьшается, температура падает и вязкость возрастает - в результате X увеличивается, приближаясь к расчетному значению. Следовательно, практически оптимальному режиму работы соответствует не точка 2, а некоторое положение вправо от нее.

При жидкостном трении прекращается износ поверхностей шипа и вкладыша подшипника, так как исключено их непосредственное касание; казалось бы, что вопрос о целесообразном подборе материалов для опор скольжения может быть снят, однако, это не так: если в расчетном длительном режиме будет обеспечено достаточно большое значение X, гарантирующее жидкостное трение, то в процессе пуска или остановки машины, когда скорость вращения вала мала, неизбежен будет переход к полужидкостному и граничному трению. Для уменьшения трения и износа опор в этих условиях надо подбирать для трущихся пар такие материалы, которые характеризуются наименьшими потерями на трение и возможно низким значением коэффициента сухого трения. Для многих узлов трения, работающих при низкой скорости скольжения, режим жидкостного трения вообще недостижим, и работоспособность подшипника определяется в основном антифрикционными свойствами материалов трущихся деталей. Практическим критерием для оценки таких опор служат значения среднего удельного давления р и произведение pv. где V - скорость скольжения. Допускаемые значения [р] и [pv] устанавливаются опытны.м лутем.

Сведения о подшипниковых материалах приведены в гла-

Основные характериски смазочных материалов и соотношение между различными единицами вязкости рассмотрены в главе HI.