Виды трения и методы их снижения в двигателе и агрегатах трансмиссии

Различают следующие виды трения: жидкостное, при котором трущиеся поверхности полностью разделены слоем смазки (коренные шейки шатунного вала) сухое, когда между трущимися поверхностями смазка полностью отсутствует;(шина об поверхность дороги) граничное, при которой трущиеся поверхности разделены очень тонким слоем смазки.(шестерни коробки передач)

а) При сухом трении имеет место наибольшая скорость изнашивания. Здесь создаются условия для возникновения молекулярного взаимодействия и таких явлений, как повышение температуры, концентрация давлений на отдельных участках, что ускоряет процесс разрушения поверхностных слоев. В общем случае, при работе деталей автомобиля, стремятся избежать сухого трения. В ряде случаев, там, где требуется передача усилий, наоборот используют сухое трение (например: сцепление, тормоза).

б) При жидкостном трении наблюдается наименьшая скорость изнашивания. Слой смазки устраняет непосредственный контакт двух поверхностей, благодаря чему не только значительно уменьшаются силы трения, но создаются условия для устранения или резкого уменьшения износа поверхностей.

в) Граничное трение наиболее характерно для большинства узлов трения в конструкции автомобиля. В этом случае на трение и износ оказывают влияние как характеристики сопряженных материалов, так и свойства смазочного слоя. Износ может происходить при локальных разрывах масляной пленки и при передаче усилий через эту пленку, которая играет роль эластичной прокладки и обладает некоторыми свойствами квазитвердого тела.

Очевидно, совсем «убрать» трение из двигателя невозможно. Более того, даже значительно снизить его величину оказывается достаточно большой проблемой. Хотя, если не торопиться, кое-что все-таки можно сделать. А где и когда закладывается тот уровень потерь на трение, который двигатель конкретного автомобиля бесполезно «перегоняет» в тепло и в конечном счете рассеивает в окружающую среду? Не ошибемся, если скажем: еще при разработке двигателя. Действительно, от того, насколько грамотно сконструирован мотор, зависят его параметры, включая уровень потерь.

Еще один относительно новый способ снижения трения - нанесение на юбку поршня специального антифрикционного покрытия (чаще используют графит, реже - дисульфид молибдена). Такое покрытие хорошо работает в режиме так называемого полужидкостного трения, когда происходит соприкосновение поверхностей по вершинам микронеровностей.

Конструкторы не обошли вниманием и подшипники. На смену широким шейкам и таким же вкладышам коленчатого вала пришли узкие - ширина подшипников на некоторых двигателях уменьшилась до 15-17 мм, что заметно снизило потери на трение.

Пластичные смазки. Требования к ним. Классификация смазок

Пластичные (консистентные) смазки занимают особое место в организации технического обслуживания автомобиля. Они, например, являются основным эксплуатационным материалом при первом техническом обслуживании. Качество применяемых пластичных смазок влияет на срок службы многих деталей автомобиля, надежность его работы, а также затраты на техническое обслуживание и ремонт.

Для смазки автомобилей наряду с жидкими маслами применяются пластичные смазки, находящиеся в пластическом мазеобразном состоянии. Применяются они в таких узлах автомобилей, где трудно создать герметичность для жидкого масла и трудно защитить поверхности деталей от проникновения влаги, пыли, грязи.

Пластичные смазки обладают более низкими смазочными качествами,, чем жидкие масла, и поэтому применяются там, где относительно невелики потери на трение. В некоторых случаях пластичная смазка применяется только или главным образом для защиты от коррозии.

Требования к автомобильным пластичным смазкам вытекают из их назначения и сводятся к следующему:

— разделять трущиеся детали прочной смазочной пленкой для уменьшения износов и потерь на трение;

— удерживаться в узлах трения, не вытекая из них;

— защищать трущиеся детали от попадания пыли, влаги и грязи;

— не вызывать коррозионного износа деталей;

— легко припрессовываться (прокачиваться) по смазочным каналам, не требуя для этого слишком больших давлений;

— не изменять длительное время своих свойств в процессе работы и хранения;

— быть экономичными и недефицитными.

Cмазки классифицируют по консистенции, составу и областям применения:

По консистенции смазки разделяют на полужидкие, пластичные и твердые.
Пластичные и полужидкие смазки представляют собой коллоидные системы, состоящие из дисперсионной среды, дисперсной фазы, а также присадок и добавок. Наибольшее применение пластичные смазки получили в подшипниках качения и скольжения, шарнирах, зубчатых, винтовых и цепных передачах, многожильных тросах. Наиболее существенными, влияющими на эффективность применения пластичных смазок, являются следующие факторы:

Твердые смазки до отвердения являются суспензиями, дисперсионной средой которых служит смола или другое связующее вещество и растворитель, а загустителем -дисульфид молибдена, графит, технический углерод и т.п. После отвердения (испарения растворителя) твердые смазки представляют собой золи, обладающие всеми свойствами твердых тел и характеризующиеся низким коэффициентом сухого трения.

По составу смазки разделяют на четыре группы.

Мыльные смазки, для получения которых в качестве загустителя применяют соли высших карбоновых кислот (мыла).

Неорганические смазки: бентонитовые, графитные, асбестовые и другие смазки.

Органические смазки. К ним относят полимерные, пигментные, полимочевинные, сажевые и другие смазки.

Углеводородные смазки, для получения которых в качестве загустителей используют высокоплавкие углеводороды В зависимости от типа их дисперсионной среды различают смазки на нефтяных и синтетических маслах.
По области применения смазки разделяют на:

Антифрикционные (снижение износа и трения сопряженных деталей);

Консервационные (предотвращение коррозии металлических изделий и механизмов при хранении, транспортировании и эксплуатации)

Уплотнительные (герметизация зазоров, облегчение сборки и разборки арматуры, сальниковых устройств, резьбовых, разъемных и подвижных соединений, в том числе вакуумных систем)

Канатные (предотвращение износа и коррозии стальных канатов).

Требования предъявляемые к тормозным жидкостям. Марки тормозных жидкостей.

Главной функцией тормозной жидкости является передача усилия от основного тормозного цилиндра к колесным.

Основные свойства тормозных жидкостей.

Температура кипения. Чем она выше, тем меньше вероятность образования паровой пробки в системе. При торможении автомобиля рабочие цилиндры и жидкость в них нагреваются. Если температура превысит допустимую, ТЖ закипит, и образуются пузырьки пара. Несжимаемая жидкость станет “мягкой”, педаль “провалится”, а машина не остановится вовремя. Чем быстрее ехал автомобиль, тем больше тепла выделится при торможении. А чем интенсивнее замедление, тем меньше времени останется на охлаждение колесных цилиндров и подводящих трубок. Это характерно для частых длительных торможений, например в горной местности и даже на равнинном шоссе, загруженном транспортом, при резком “спортивном” стиле управления автомобилем. Внезапное закипание ТЖ коварно тем, что водитель не может предугадать этот момент.

Вязкость характеризует способность жидкости прокачиваться по системе. Температура окружающей среды и самой ТЖ может быть от минус 40°С зимой в неотапливаемом гараже (или на улице) до 100°С летом в моторном отсеке (в главном цилиндре и его бачке), и даже до 200°С при интенсивном замедлении машины (в рабочих цилиндрах). В этих условиях изменение вязкости жидкости должно соответствовать проходным сечениям и зазорам в деталях и узлах гидросистемы, заданным разработчиками автомобиля. Замерзшая (вся или местами) ТЖ может блокировать работу системы, густая - будет с трудом прокачиваться по ней, увеличивая время срабатывания тормозов. А слишком жидкая - повышает вероятность течей.

Воздействие на резиновые детали. Уплотнения не должны разбухать в ТЖ, уменьшать свои размеры (давать усадку), терять эластичность и прочность больше, чем это допустимо. Распухшие манжеты затрудняют обратное перемещение поршней в цилиндрах, поэтому не исключено подтормаживание автомобиля. С усевшими уплотнениями система будет негерметичной из-за утечек, а замедление - неэффективным (при нажатии педали жидкость перетекает внутри главного цилиндра, не передавая усилие тормозным колодкам).

Воздействие на металлы. Детали из стали, чугуна и алюминия не должны корродировать в ТЖ. Иначе поршни “закиснут” или манжеты, работающие по поврежденной поверхности, быстро износятся, а жидкость вытечет из цилиндров либо будет перекачиваться внутри них. В любом случае гидропривод перестает работать.

Смазывающие свойства. Чтобы цилиндры, поршни и манжеты системы меньше изнашивались, тормозная жидкость должна смазывать их рабочие поверхности. Царапины на зеркале цилиндров провоцируют течи ТЖ.

Стабильность - устойчивость к воздействию высоких температур и окислению кислородом воздуха, которое в нагретой жидкости происходит быстрее. Продукты окисления ТЖ разъедают металлы.

Гигроскопичность - склонность тормозных жидкостей на полигликолевой основе поглощать воду из атмосферы. В эксплуатации - в основном через компенсационное отверстие в крышке бачка. Тормозная жидкость имеет одно неприятное свойство: она впитывает влагу. Из-за постоянных перепадов температуры в ней образуется и накапливается конденсат. Чем больше воды растворено в ТЖ, тем раньше она закипает, сильнее густеет при низких температурах, хуже смазывает детали, а металлы в ней корродируют быстрее. Наличие в тормозной жидкости всего 2–3 процентов воды снижает температуру ее кипения примерно на 70 градусов. На практике это означает, что при торможении DOT-4, например, закипит, не разогревшись и до 160 градусов, в то время как в «сухом» (то есть без влаги) состоянии это произойдет при 230 градусах. Последствия будут такие же, как если бы в тормозную систему попал воздух: педаль становится колом, тормозное усилие резко ослабевает.

Марки тормозных жидкостей

При разработке жидкостей, как правило, ориентируются на требования американской системы безопасности автомобилей FMVSS № 116 (DOT). Жидкости классифицируют по температуре кипения и вязкости (см. таблицу), остальные их свойства близки. DOT-3 DOT-4 DOT-5 Они взаимозаменяемы, у каждой свои параметры. Рекомендуется заводом изготовителем.