Scan011520105944

MA I I.KIAEY INŻYNIERSKIE

4

, i, , i i . lnu występuje w cienkiej warstwie tlenku przy

........ | m ni, wystąpiłby w metalu; spowoduje on odpowiednie

mi i nh ilu Will IOŚCI 0,5-1,5.

k < k

styk metal

TABLICA 25.1. Współczynniki tarcia

^i 4 M | H1 ( H t ,.{ f ‘ ,t/' :
ił ;(»H • 'Ił' MII lilii W 1*1 Ó/III	zatarcie p > 5
i | IM ltłli' |l|l\\ uli /II	0,8-2
!■ i ą.i \ v 11 piiinyiii powietrzu	0,5-1,5
\ , .1 l, i, MM IiiIim Ił i .topach łożyskowych (np. ołowiu, brązie)	0,1-0,5
^1 , . . .mim » i np po •;/alirze, diamencie)	rv O 1 r-H e\ O
■ i . p . .mim • (np węgliki po węglikach)	0,05-0,5
1 | :| (Hh ł V }Mł | M 11 i 11 M I IM ll	0,05-1,0
. mmB 1 pi* poi nuci ach (np. po PE, PTFE, PCW)	0,04-0,5
>mim | i auli im' metali	0,05-0,2
i i. mi}" i Miniowe (np. MoS2, grafit) tul) 11y«11 odyiuuinc/.ne — -—------------	0,05-0,2 0,001-0,005

;! TC

Metal

Warstwa tlenku

r._v

. * i i pomiędzy dwiema powierzchniami metalu pokrytego cienką warstwą tlenku

i i p.ulku poślizgu pomiędzy miękkimi metalami (np. ołów po ołowiu),

. i i 11 m .ile ich obszar jest duży (patrz równanie (25.4)), a więc //jest i" i >) leżeli ślizgające się po sobie metale mają dużą twardość id po i.i li), obszar złączy jest mały, ale za to są one mocne, co też i«11 du /c ku cie między nimi. W wielu łożyskach nakłada się cienką

•    mik i I icgo metalu pomiędzy dwoma metalami o dużej twardości, aby i * l.ibe złącza o małej powierzchni (rozdz. 26). Na przykład łożyska

-i nu kilu" są wykonane z miękkich stopów cyny lub ołowiu, w których .    .. ul one są fazy o większej twardości. Brązy ołowiowe zawierają

m. \ ilu ołowiu (które rozsmarowują się, tworząc warstewkę "smaru”)

....... w miedzi jako osnowie. Natomiast impregnowane polimerami

i i P*M o watę uzyskuje się przez częściowe spiekanie miedzi z polimerem ¹ i l* I II). który jest wtłaczany do porów materiału osnowy. Łożyska

•    pn mc są przewidziane do pracy "na sucho" (bez smaru), ale jeżeli za-

wiedzie smarowanie, współczynnik tarcia (dzięki obecności składnika miękkiego) wyniesie 0,1-0,5, a więc będzie na tyle mały, że przegrzanie łożyska nie będzie katastrofalne i nie nastąpi jego zatarcie. W przypadku poślizgu pomiędzy metalem i polimerami litymi, tarcie jest również spowodowane obecnością złączy adhezyjnych. Jednakże, w wyniku odkształcenia plastycznego, łańcuchy polimerów będą się ustawiały równolegle do powierzchni poślizgu. Przy takiej orientacji są one podatne na ścinanie i współczynnik ju jest mały: 0,05-0,2. Polimery nadają się świetnie do produkcji niskoobcią-żonych łożysk, mają one jednakże pewne wady. cząsteczki polimeru łatwo się ścierają ze ślizgającej się powierzchni, a więc zużycie tej powierzchni jest duże. Ponadto, w czasie bezruchu części ślizgającej się, pełzanie materiału powoduje rozrost złączy i statyczny współczynnik tarcia ju_s jest czasem znacznie większy niż współczynnik kinetyczny ju_k.

Smarowanie

Jak powiedzieliśmy uprzednio, tarcie pochłania dużą część pracy wykonywanej przez ruchome części maszyn. Jest to zjawisko niekorzystne nie tylko z powodu strat energii, ale również dlatego, że wydzielające się przy nim ciepło może uszkodzić lub nawet stopić te części (np. łożyska). Aby zminimalizować siły tarcia, musimy możliwie najbardziej ułatwić poślizg między powierzchniami. Najprostszym sposobem wydaje się "zanieczyszczenie" wierzchołków nierówności powierzchni substancją, która wytrzyma nacisk wywierany na powierzchnię łożyska i dzięki temu zapobiegnie tworzeniu się zbliżenia typu atom-atom pomiędzy tymi nierównościami oraz sama łatwo ulega ścinaniu.

Zazwyczaj jednak potrzebne jest tak znaczne zmniejszenie współczynnika tarcia, że nie uzyska się go stosując cienkie warstewki z miękkiego materiału lub polimeru, wówczas musimy stosować smary. Standardowymi smarami są oleje, smary stałe oraz tłuszcze, jak np. mydło lub tłuszcze zwierzęce. "Zanieczyszczają" one powierzchnię, zapobiegając w ten sposób tworzeniu się połączeń adhezyjnych; ponadto cienka warstwa oleju lub innego smaru łatwo ulega ścinaniu pod wpływem siły ścinającej F_s, co w sposób oczywisty zmniejsza współczynnik tarcia. Nie jest natomiast takie oczywiste zjawisko, że ciekły olej nie jest wyciskany spomiędzy wierzchołków nierówności powierzchni przez działające tam ogromne siły dociskające. Dzieje się tak dlatego, że nowoczesne oleje zawierają niewielkie ilości (ok. 1%) cząsteczek aktywnej substancji organicznej. Jeden "koniec" takich cząsteczek reaguje z powierzchnią tlenku metalu i przywiera do niej, a pozostałe "końce" wszystkich cząsteczek oleju przyciągają się wzajemnie tworząc "las" ukierunkowanych cząsteczek (rys. 25.5). Taki "las" może oprzeć się ogromnej sile