1Смазывающие свойства
Смазывающие свойства проявляются в способности масла подавлять изнашивание и задиры, а также снижать трение.
Смазывание (lubrication). При работе пары трения можно наблюдать разные явления смазывания, которые зависят от нагрузки, скорости скольжения и от состояния и материала смазки. В нормальных условиях между поверхностями трения находится жидкий слой масла.
Такое смазывание называется гидродинамическим (In drodynamic lubrication, full-fluid-fdm lubrication), когда сила трения зависит только от вязкости масла. Обычно на самой поверхности металла образуется адсорбированная пленка масла толщиной около 0,1 мкм (adsorption film of lubricant) в результате естественной активности - липкости (oiliness, tackiness) масла (вследствии взаимодействия полярных групп соединений масла с поверхностью металла). Особо высокой липкостью отличаются растительные масла (и их эфиры), жиры животных, а также полярные соединения, содержащиеся в минеральном масле: смолы, жирные и нафтеновые кислоты и др.
Слой жидкого масла уменьшает трение и предохраняет поверхности от износа только при сравнительно невысокой нагрузке и температуре. При увеличении нагрузки или при повышении температуры основная часть масла выдавливается из межповерхностного пространства и на поверхностях трения остается только тонкая пленка адсорбированного масла. Такое смазывание называется граничным (boundary lubrication). Сила трения в таком случае уже не зависит от вязкости масла, а износ определяется стойкостью адсорбционной пленки и ее адгезией к металлу (т.е. липкостью масла). Для повышения липкости в масло вводятся специальные липкостные присадки (tackiness agents), которые уменьшают трение и износ в условиях граничной смазки.
При критической нагрузке или предельном давлении, трущиеся поверхности нагреваются до критической температуры (более 150 °С), при которой адсорбционная пленка разрушается, трение усиливается, а поверхности металла нагреваются и свариваются в точках их соприкосновения. Если в масле присутствуют активные соединения серы, фосфора, хлора - противозадирных присадок (за рубежом называемые присадками ЕР - extreme pressure additives), то на местах наибольшего трения, активные соединения разлагаются с выделением активных элементов, которые реагируют с металлом и образуют на его поверхности сульфидную, хлоридную или фосфидную хемосорбционную пленку (пленку твердой смазки).
Эта пленка является более стойкой, чем адсорбционная пленка масла, кроме того, она химически связана с металлом и поэтому может предохранять трущиеся поверхности от износа и уменьшать трение в условиях высокой температуры и давления. Активные элементы наиболее интенсивно реагируют с металлом на выступах контактирующих поверхностей, благодаря чему трущиеся поверхности выравниваются и полируются. Хемо-сорбционная пленка предохраняет трущиеся поверхности от схватывания и задиров.
Наибольший эффект в предохранении от износа и сваривания деталей достигается при применении хорошо подобранных и совмещенных липкостных и противозадирных присадок.
Новые исследования показали, что в автомобиле потери энергии от трения распределяются следующим образом:
• 67 % при жидкостном режиме смазывания;
• 33 % при смешанном и граничном режимах смазывания.
Снижение потерь энергии на трение в двигателе на 50 %, может позволить сэкономить 3-17 % топлива, а при подобном снижении потерь в трансмиссии - экономия топлива может сотавлять 1,8 - 5,5 %.
Нагрузочная, несущая способность (load-carrying capacity) – способность масляной плёнки к самоудержанию на поверхности металла и к защите металла от интенсивного износа в условиях высокой нагрузки, скорости сдвига и температуры. Нагрузочная способность масла определяется методами исследования смазочных свойств (метод четырёх шариков, метод FZG и др.) по изменению скорости износа и по величине предельной нагрузки. Иногда нагрузочную способность в конкретном испытании называют ОК нагрузкой (OK load) и выражают в ньютонах.
