Основные сведения о трении и износе

При ра­боте ма­шин и ме­ханиз­мов наб­лю­да­ет­ся из­нос их де­талей и уз­лов, обус­ловлен­ный про­цес­са­ми тре­ния соп­ря­жен­ных по­вер­хнос­тей. Энер­ге­тичес­кие по­тери на тре­ние мо­гут сос­тавлять до 40% всей энер­гии. Тре­ние мо­жет быть по­лез­ным, нап­ри­мер, при дви­жении ко­леса по до­роге и дви­жите­ля на­зем­ной под­вижной тех­ни­ки, в тор­мозных ме­ханиз­мах, фрик­ци­он­ных ус­тройствах, кли­норе­мен­ной пе­реда­че и т. д.

Тре­ние — соп­ро­тив­ле­ние пе­реме­щению од­ной по­вер­хнос­ти от­но­сительно дру­гой.

При тре­нии ме­хани­чес­кое дви­жение (ме­хани­чес­кая энер­гия) прев­ра­ща­ет­ся в мо­леку­ляр­ное дви­жение (теп­ло­вую энер­гию). Ме­хани­чес­кая энер­гия зат­ра­чива­ет­ся на об­ра­зова­ние и раз­ру­шение фрик­ци­он­ных свя­зей, при­водя­щих к плас­ти­чес­ким де­фор­ма­ци­ям мик­ро­объемов по­вер­хностно­го слоя кон­такти­ру­ющих тел и сре­зу мик­ро­неров­ностей. След­ствие это­го — ис­ка­жение крис­талли­чес­ких ре­шеток ма­тери­алов тру­щих­ся по­вер­хнос­тей и вы­деле­ние теп­ло­ты. Из­вес­тны сле­ду­ющие раз­но­вид­ности тре­ния дви­жения:

- по ха­рак­те­ру дви­жения;

- на­личию смаз­ки.

Тре­ние по ха­рак­те­ру дви­жения. Раз­ли­ча­ют сле­ду­ющие ви­ды:

- тре­ние скольже­ния;

- тре­ние ка­чения;

- тре­ние ка­чения с прос­кальзы­вани­ем.

Тре­ние скольже­ния воз­ни­ка­ет при пос­ту­пательном дви­жении од­ной по­вер­хнос­ти по дру­гой или при вра­щении од­ной де­тали внут­ри дру­гой. Нап­ри­мер, пе­реме­щение пор­шня в ци­лин­дре, вра­щение ко­лен­ча­того ва­ла в под­шипни­ках, дви­жение штанг тол­ка­телей кла­панов по нап­равля­ющим и т. д. На рис. 3 по­каза­ны схе­мы кон­такта двух тел — А и В при тре­нии скольже­ния и тре­нии ка­чения.

Рисунок 3 - Схемы контакта тел А и В при трении скольжения (а) и качения (б):

N — нормальная нагрузка; Т — тангенциальное усилие; F — сила трения; ω — угловая скорость; v_A — скорость скольжения

При тре­нии скольже­ния (рис. 3, а) ско­рость v_A дви­жуще­гося те­ла A от­лична от ско­рос­ти не­под­вижно­го те­ла В (в дан­ном слу­чае v_B = 0).

Тре­ние ка­чения наб­лю­да­ет­ся, ког­да од­но те­ло пе­река­тыва­ет­ся по по­вер­хнос­ти дру­гого (рис. 3, б). Нап­ри­мер, ша­рико­вые и ро­лико­вые под­шипни­ки, дви­жение ко­леса и т. д. Ка­сание двух тел мо­жет быть то­чеч­ным или ли­нейным. Ско­рос­ти твер­дых тел в точ­ках ка­сания оди­нако­вы по ве­личи­не и нап­равле­нию. В зо­не кон­такта, в точ­ке C, v_A = = v_B. Ес­ли при этой же схе­ме в зо­не кон­такта v_A ≠ v_B, то бу­дет наб­лю­даться тре­ние ка­чения и час­тично тре­ние скольже­ния.

Тре­ние ка­чения с прос­кальзы­вани­ем — это тре­ние дви­жения двух соп­ри­каса­ющих­ся тел при од­новре­мен­ном ка­чении и скольже­нии.

Нап­ри­мер, в зуб­ча­той пе­реда­че (кро­ме тре­ния в зо­не за­цеп­ле­ния). Тре­ние оце­нива­ют по ве­личи­не си­лы тре­ния.

Си­ла тре­ния — си­ла соп­ро­тив­ле­ния от­но­сительно­му пе­реме­щению од­но­го те­ла по по­вер­хнос­ти дру­гого под действи­ем внеш­ней си­лы, тан­генци­ально нап­равлен­ная к об­щей гра­нице меж­ду эти­ми те­лами.

Си­ла тре­ния F воз­раста­ет с рос­том дав­ле­ния меж­ду тру­щими­ся по­вер­хнос­тя­ми тел и за­висит от ма­тери­ала и ка­чес­тва об­ра­бот­ки по­вер­хнос­тей де­талей, а так­же на­личия меж­ду ни­ми смаз­ки.

При рас­смот­ре­нии про­цес­са тре­ния скольже­ния ис­пользу­ют за­коны Амон­то­на (ус­та­нов­ле­ны в 1699 г.).

1. Си­ла тре­ния F, Н, про­пор­ци­ональна уси­лию N, Н, сжи­ма­юще­му тру­щи­еся те­ла в нап­равле­нии, нор­мальном к по­вер­хнос­ти тре­ния:

F = fN.

Ко­эф­фи­ци­ент про­пор­ци­ональнос­ти f в этом урав­не­нии на­зыва­ют ко­эф­фи­ци­ен­том тре­ния. Ина­че го­воря, ко­эф­фи­ци­ент тре­ния — от­но­шение си­лы тре­ния двух тел к си­ле, при­жима­ющей эти те­ла друг к дру­гу. Ко­эф­фи­ци­ент тре­ния яв­ля­ет­ся важ­нейшей срав­ни­тельной ха­рак­те­рис­ти­кой, поз­во­ля­ющей со­пос­тавлять тре­ние раз­личных тел в раз­личных ус­ло­ви­ях бе­зот­но­сительно к наг­рузке на узел тре­ния.

2. Си­ла тре­ния не за­висит от но­минальной пло­щади кон­такта тру­щих­ся тел.

В про­цес­се раз­ви­тия три­боло­гии — на­уки о тре­нии и про­цес­сах, соп­ро­вож­да­ющих тре­ние, — бы­ло ус­та­нов­ле­но, что об­ласть при­мене­ния за­конов Амон­то­на ог­ра­ниче­на.

Ко­эф­фи­ци­ент тре­ния за­висит от большо­го чис­ла фак­то­ров — нап­ря­жен­но-де­фор­ми­рован­но­го сос­то­яния фрик­ци­он­но­го кон­такта, ме­хани­чес­ких и фи­зико-хи­мичес­ких свойств по­вер­хностно­го слоя кон­такти­ру­ющих тел, ок­ру­жа­ющей сре­ды и сма­зоч­но­го ма­тери­ала, конс­трук­тивных осо­бен­ностей соп­ря­жения, ре­жима ра­боты уз­ла тре­ния и др.

Тре­ние по на­личию смаз­ки. Раз­ли­ча­ют сле­ду­ющие ви­ды:

- тре­ние без смаз­ки (су­хое тре­ние) — тре­ние двух твер­дых тел при от­сутс­твии на по­вер­хнос­ти тре­ния сма­зоч­но­го ма­тери­ала;

- жид­кос­тное (гид­ро­дина­мичес­кое) тре­ние — соп­ро­тив­ле­ние от­но­сительно­му пе­реме­щению двух тел, раз­де­лен­ных сло­ем мас­ла тол­щи­ной не ме­нее 0,1 мкм;

- гра­нич­ное тре­ние — тре­ние двух твер­дых тел, раз­де­лен­ных сло­ем мас­ла тол­щи­ной не бо­лее 0,1 мкм.

По­вер­хность тре­ния ме­тал­ли­чес­ких де­талей име­ет слож­ное стро­ение, не яв­ля­ет­ся иде­ально глад­кой. Она име­ет мик­ро­выс­ту­пы, мик­ротре­щины и по­вер­хностные слои, иг­ра­ющие большую роль в про­цес­сах тре­ния и из­но­са. На рис. 4 схе­матич­но по­каза­ны по­вер­хностные слои ме­тал­ли­чес­кой де­тали с на­несен­ным на нее сма­зоч­ным ма­тери­алом. Зо­на де­фор­ми­рован­но­го ме­тал­ла 3 от­ли­ча­ет­ся по сво­им фи­зичес­ким свойствам от пер­вичной объем­ной струк­ту­ры 4 ме­тал­ла в глу­бине де­тали. Над сло­ем де­фор­ми­рован­но­го ме­тал­ла на­ходит­ся ок­сидная плен­ка 2, сос­то­ящая из ок­си­дов ме­тал­ла, об­ра­зу­ющих­ся при хи­мичес­ком вза­имо­действии ме­тал­ла с кис­ло­родом воз­ду­ха. Тол­щи­на этой плен­ки сос­тавля­ет, как пра­вило, нес­колько на­номет­ров (1 нм = 10⁻⁹ м). На по­вер­хнос­ти ок­сидной плен­ки в за­виси­мос­ти от ус­ло­вий на­ходят­ся ад­сор­бци­он­ные слои 1 га­зов, во­ды и мо­лекул мас­ла, со­дер­жа­щих при­сад­ку.

Рисунок 4 - Поверхностные слои смазочного материала:

1 — адсорбционные слои газов, воды, молекул масла; 2 — оксидная пленка; 3 — зона деформированного металла; 4 — объемная структура металла

Су­хое тре­ние — тре­ние в от­сутс­твие смаз­ки. При вы­соких ско­рос­тях и наг­рузках в зо­нах кон­такта тру­щи­еся по­вер­хнос­ти ра­зог­ре­ва­ют­ся до вы­соких тем­пе­ратур — 950…1300°С. Это вы­зыва­ет схва­тыва­ние, за­еда­ние, за­дир и по­вышен­ный из­нос де­талей.

В тех­ни­ке обыч­но тру­щи­еся по­вер­хнос­ти ста­ра­ют­ся из­го­тов­лять из раз­ных ме­тал­лов, так как тре­ние меж­ду раз­но­род­ны­ми ме­тал­ла­ми меньше, чем меж­ду од­но­род­ны­ми. На ве­личи­ну тре­ния вли­яет твер­дость по­вер­хнос­ти. Чем она вы­ше, тем меньше при про­чих рав­ных ус­ло­ви­ях ко­эф­фи­ци­ент тре­ния.

Ори­ен­ти­ровоч­ные зна­чения ко­эф­фи­ци­ен­та су­хого тре­ния скольже­ния для раз­личных ма­тери­алов, по­лучен­ных в оди­нако­вых ус­ло­ви­ях:

- Сталь по ста­ли0,15

- Сталь по мяг­кой ста­ли0,20

- Сталь по чу­гуну0,18

- Сталь по брон­зе0,15

- Мяг­кая сталь по брон­зе0,18

- Брон­за по брон­зе0,20

- Цинк по цин­ку0,50

- Медь по ме­ди1,30

Ори­ен­ти­ровоч­ные зна­чения ко­эф­фи­ци­ен­та тре­ния ка­чения (ка­ток по плос­кости):

- Мяг­кая сталь по мяг­кой ста­ли0,005

- Чу­гун по чу­гуну0,005

- За­кален­ная сталь по за­кален­ной ста­ли0,001

Ко­эф­фи­ци­ент тре­ния ка­чения зна­чительно меньше не только ко­эф­фи­ци­ен­та су­хого тре­ния скольже­ния, но и тре­ния скольже­ния ра­бочих по­вер­хнос­тей при сма­зыва­нии: су­хое — 0,15…1,30; гра­нич­ное — 0,08…0,15; жид­кос­тное — 0,007…0,030; в ша­рико­вых — 0,001…0,003 и ро­лико­вых под­шипни­ках — 0,002…0,007. По­это­му всег­да, где есть воз­можность, тре­ние скольже­ния за­меня­ют тре­ни­ем ка­чения.

Си­ла, зат­ра­чива­емая на пре­одо­ление тре­ния, в зна­чительной сте­пени за­висит от чис­то­ты об­ра­бот­ки де­талей. Но да­же при са­мой тща­тельной об­ра­бот­ке на ее по­вер­хнос­ти об­ра­зу­ет­ся мно­жес­тво мик­ро­выс­ту­пов и мик­ротре­щин. Чем гру­бее об­ра­бот­ка, тем больше вы­сота этих не­ров­ностей. При вза­им­ном пе­реме­щении по­вер­хнос­тей мик­ро­выс­ту­пы ока­зыва­ют соп­ро­тив­ле­ние дви­жению. Чем луч­ше об­ра­бота­ны по­вер­хнос­ти де­талей, тем меньше зат­ра­чива­ет­ся уси­лий на их пе­реме­щение. Од­на­ко это про­ис­хо­дит до оп­ре­делен­но­го пре­дела об­ра­бот­ки по­вер­хнос­тей. Ес­ли взять две оди­нако­во от­по­лиро­ван­ные плас­ти­ны, на­ложив од­ну на дру­гую, то ока­зыва­ет­ся, что для их сдви­га нуж­но зат­ра­тить большие уси­лия. В этом слу­чае меж­ду плас­ти­нами действу­ют си­лы меж­мо­леку­ляр­но­го сцеп­ле­ния.

Та­ким об­ра­зом, си­ла тре­ния, воз­ни­ка­ющая при пе­реме­щении по­вер­хнос­тей без сма­зоч­но­го ма­тери­ала, за­висит не только от ви­да ма­тери­ала и ве­личи­ны мик­ро­неров­ностей, но так­же от сил меж­мо­леку­ляр­но­го вза­имо­действия.

Су­хое тре­ние не­жела­тельно при ра­боте ме­ханиз­мов, так как на его пре­одо­ление зат­ра­чива­ют­ся большие уси­лия и наб­лю­да­ет­ся по­вышен­ный из­нос де­талей. Что­бы уменьшить зат­ра­ты энер­гии и уве­личить срок служ­бы тру­щих­ся соп­ря­жений, к по­вер­хнос­тям тре­ния под­во­дят сма­зоч­ный ма­тери­ал — сма­зыва­ют.

При жид­кос­тном тре­нии тру­щи­еся по­вер­хнос­ти пол­ностью раз­де­лены сло­ями сма­зоч­но­го ма­тери­ала. Тре­ние меж­ду ме­тал­ла­ми за­меня­ет­ся тре­ни­ем меж­ду час­ти­цами сма­зоч­но­го ма­тери­ала. Тол­щи­на мас­ля­ной плен­ки при жид­кос­тном тре­нии за­висит от ре­жимов смаз­ки — гид­ро­дина­мичес­ко­го или гра­нич­но­го.

Гид­ро­дина­мичес­ким ре­жимом смаз­ки на­зыва­ют ре­жим, при ко­тором тру­щи­еся де­тали на­деж­но раз­де­лены сма­зоч­ным ма­тери­алом (тол­щи­на слоя не ме­нее 0,1 мкм).

На рис. 5 по­каза­на ти­пич­ная для это­го ре­жима смаз­ки па­ра тре­ния вал—под­шипник. В сос­то­янии по­коя вал опи­ра­ет­ся на вкла­дыш под­шипни­ка. Меж­ду ни­ми име­ет­ся тон­чайшая, ад­сорби­рован­ная ме­тал­лом, мас­ля­ная плен­ка. За­зор от­сутс­тву­ет, а сер­по­вид­ное прос­транс­тво меж­ду ва­лом и вкла­дышем под­шипни­ка за­пол­не­но мас­лом.

Рисунок 5 - Изменение слоя масла между валом и подшипником при малой (а) и при большой (б) частоте вращения вала

При вра­щении ва­ла, ког­да час­то­та вра­щения еще не­большая, ад­сорби­рован­ные на нем час­ти­цы мас­ла на­чина­ют вра­щаться вмес­те с ним, ув­ле­кая за со­бой все но­вые и но­вые слои. В уз­кую сер­по­вид­ную часть наг­не­та­ет­ся все большее ко­личес­тво мас­ла, вал при­под­ни­ма­ет­ся и меж­ду ва­лом и ниж­ней частью под­шипни­ка об­ра­зу­ет­ся мас­ля­ный клин.

При большой час­то­те вра­щения ва­ла дав­ле­ние в мас­ля­ном кли­не воз­раста­ет, вал под­ни­ма­ет­ся на мас­ля­ной по­душ­ке, цен­тры ва­ла и под­шипни­ка прак­ти­чес­ки сов­па­да­ют. В мас­ля­ном слое раз­ви­ва­ет­ся вы­сокое, так на­зыва­емое гид­ро­дина­мичес­кое дав­ле­ние. Меж­ду ва­лом и под­шипни­ком воз­ни­ка­ет жид­кос­тное тре­ние (под­шипни­ки ко­лен­ча­того ва­ла при ус­та­новив­шемся ре­жиме ра­боты дви­гате­ля).

Соз­да­телем гид­ро­дина­мичес­кой те­ории смаз­ки яв­ля­ет­ся вы­да­ющийся рус­ский уче­ный Н.П. Пет­ров, пред­ло­жив­ший в 1883 г. для рас­че­та си­лы тре­ния кон­цен­три­чес­ки рас­по­ложен­но­го ва­ла в под­шипни­ке фор­му­лу

F = η Sv / h,

где F — си­ла жид­кос­тно­го тре­ния, Н; η — аб­со­лют­ная (ди­нами­чес­кая) вяз­кость мас­ла, Н·с/м²; S — пло­щадь соп­ри­кос­но­вения тру­щих­ся тел, м²; v — ско­рость пе­реме­щения тру­щих­ся по­вер­хнос­тей, м/с; h — тол­щи­на сма­зоч­но­го слоя, м.

Сог­ласно этой фор­му­ле си­ла жид­кос­тно­го тре­ния пря­мо про­пор­ци­ональна вяз­кости мас­ла, ско­рос­ти пе­реме­щения и ве­личи­не по­вер­хностно­го тре­ния и об­ратно про­пор­ци­ональна тол­щи­не сма­зоч­но­го слоя, в дан­ном слу­чае ве­личи­не ра­ди­ально­го за­зора меж­ду ва­лом и под­шипни­ком. По­это­му, ес­ли узел тре­ния ра­бота­ет в гид­ро­дина­мичес­ком ре­жиме, глав­ной ха­рак­те­рис­ти­кой мас­ла в от­но­шении про­тиво­из­носных свойств яв­ля­ет­ся его вяз­кость. Тол­щи­на и проч­ность плен­ки бу­дут за­висеть от вяз­кости и на­личия в мас­ле при­садок, пре­пятс­тву­ющих из­но­су.

Гра­нич­ным на­зыва­ют та­кой ре­жим тре­ния, ког­да тру­щи­еся по­вер­хнос­ти раз­де­лены тон­кой ад­сорби­рован­ной мас­ля­ной плен­кой. Ко­эф­фи­ци­ент тре­ния в этом слу­чае ни­же су­хого тре­ния, но вы­ше жид­кос­тно­го.

В ре­жиме гра­нич­но­го тре­ния не­ред­ко ра­бота­ют тру­щи­еся соп­ря­жения при ма­лых ско­рос­тях и вы­соких наг­рузках, пус­ке и ос­та­нов­ке или пре­одо­лении пе­рег­ру­зок. Гра­нич­ное тре­ние воз­ни­ка­ет и в тех слу­ча­ях, ког­да ге­омет­рия соп­ря­га­емых де­талей не до­пус­ка­ет об­ра­зова­ния гид­ро­дина­мичес­ко­го кли­на или ес­ли в ус­ло­ви­ях низ­кой тем­пе­рату­ры не­воз­можно обес­пе­чить по­дачу не­об­хо­димо­го ко­личес­тва мас­ла к тру­щим­ся по­вер­хнос­тям (нап­ри­мер, при пус­ке дви­гате­ля). Во всех этих слу­ча­ях прог­ресси­ру­ющий из­нос, за­дир и зак­ли­нива­ние тру­щих­ся де­талей пре­дот­вра­ща­ют­ся тон­чайшей мас­ля­ной плен­кой, ко­торая за счет сил меж­мо­леку­ляр­но­го сцеп­ле­ния проч­но удер­жи­ва­ет­ся на ме­тал­ли­чес­ких по­вер­хнос­тях.

Про­цесс об­ра­зова­ния и стро­ение гра­нич­ных пле­нок до­вольно слож­ны. Ес­ли при жид­кос­тном тре­нии на­деж­ность мас­ля­ного слоя оп­ре­деля­ет­ся глав­ным об­ра­зом вяз­костью мас­ла, то при гра­нич­ной смаз­ке вяз­кость су­щес­твен­но­го зна­чения не име­ет. По­веде­ние гра­нич­ных пле­нок не под­чи­ня­ет­ся за­конам гид­ро­дина­мики.

На­деж­ность и проч­ность пле­нок за­висит от сма­зоч­ных свойств ма­сел и фи­зико-хи­мичес­ких свойств ме­тал­лов, на ко­торых они ад­сорби­ру­ют­ся. Важ­ное свойство смаз­ки при гра­нич­ном тре­нии — это спо­соб­ность мас­ля­ной плен­ки вы­дер­жи­вать наг­рузку без раз­ру­шения и пре­пятс­тво­вать не­пос­редс­твен­но­му кон­такту тру­щих­ся по­вер­хнос­тей.

На рис. 6 по­каза­но стро­ение од­но­го слоя гра­нич­ной плен­ки. Тол­щи­на гра­нич­ных сло­ев во мно­го раз пре­выша­ет тол­щи­ну пер­во­го слоя ад­сорби­рован­ных мо­лекул. Пер­вый гра­нич­ный слой свя­зан с по­вер­хностью ме­тал­ла бо­лее проч­но. На проч­ность гра­нич­но­го слоя ока­зыва­ет большое вли­яние тем­пе­рату­ра. С по­выше­ни­ем тем­пе­рату­ры си­лы ад­сор­бции ос­лабля­ют­ся, проч­ность плен­ки ад­сорби­рован­ных мо­лекул сло­ев сма­зоч­но­го ма­тери­ала на­руша­ет­ся, сма­зыва­ющая спо­соб­ность мас­ла сни­жа­ет­ся.

Рисунок 6 - Схема строения граничной пленки:

а — при статическом положении; б — при трении поверхностей металла; 1 — металл; 2 — адсорбированный слой молекул

Та­ким об­ра­зом, при гра­нич­ном ре­жиме смаз­ки про­ис­хо­дит на­деж­ное раз­де­ление тру­щих­ся де­талей тон­кой мас­ля­ной плен­кой.

Ре­жим гра­нич­ной смаз­ки час­то соп­ро­вож­да­ет­ся сме­шан­ным ре­жимом, при ко­тором про­ис­хо­дит час­тичный кон­такт выс­ту­па­ющих вер­шин мик­ро­неров­ностей при на­личии дос­та­точ­но большо­го ко­личес­тва смаз­ки во впа­динах. При дальнейшем уменьше­нии тол­щи­ны плен­ки мо­жет нас­ту­пить сос­то­яние, при ко­тором на­чина­ет­ся тре­ние ме­тал­ла по ме­тал­лу, что зна­чительно по­выша­ет ко­эф­фи­ци­ент тре­ния. Тру­ща­яся па­ра в этих ус­ло­ви­ях ра­бота­ет при «мас­ля­ном го­лода­нии». В зо­нах кон­такта тру­щих­ся по­вер­хнос­тей воз­ни­ка­ют вы­сокие тем­пе­рату­ры, гра­нич­ные плен­ки не мо­гут пре­дот­вра­тить схва­тыва­ния и пе­рено­са ме­тал­ла в то­чеч­ных зо­нах кон­такта, в ре­зульта­те че­го мо­гут об­ра­зоваться за­диры и ца­рапи­ны. Этот вид смаз­ки рас­смат­ри­ва­ет­ся как ава­рийный ре­жим. Ос­новная фун­кция сма­зоч­но­го ма­тери­ала в этом слу­чае — обес­пе­чение за счет сма­зоч­ных свойств воз­можно меньше­го из­но­са тру­щих­ся по­вер­хнос­тей. Эти свойства осо­бен­но большое зна­чение име­ют в пе­ри­од пус­ка, прог­ре­ва и вы­вода на ре­жим­ную ра­боту дви­гате­лей и ме­ханиз­мов.

Ос­но­ву ми­неральных ма­сел сос­тавля­ют слож­ные сме­си уг­ле­водо­родов раз­лично­го стро­ения и мо­леку­ляр­ной мас­сы, ко­торые об­ла­да­ют хо­роши­ми сма­зыва­ющи­ми свойства­ми. Спо­соб­ность мас­ла об­ра­зовы­вать на­деж­ную мас­ля­ную плен­ку за­висит от на­личия в них ПАВ с элек­тро­заря­жен­ны­ми мо­леку­лами. К та­ким со­еди­нени­ям от­но­сят ас­фальто­вые и смо­лис­тые ве­щес­тва, ор­га­ничес­кие кис­ло­ты, се­росо­дер­жа­щие и дру­гие ве­щес­тва. Нес­мотря на то что эти со­еди­нения улуч­ша­ют сма­зыва­ющие свойства ма­сел, их уда­ля­ют при очис­тке мас­ля­ных фрак­ций, так как они по­выша­ют кор­ро­зийность, уве­личи­ва­ют склон­ность к об­ра­зова­нию ла­ков и на­гара, ухуд­ша­ют ста­бильность мас­ла.

Для улуч­ше­ния сма­зоч­ных свойств в сма­зоч­ные ма­тери­алы вво­дят спе­ци­альные при­сад­ки:

§ про­тиво­из­носные, сни­жа­ющие ин­тенсив­ность из­на­шива­ния де­талей при уме­рен­ных наг­рузках и тем­пе­рату­рах;

§ про­тиво­задир­ные, пре­дот­вра­ща­ющие за­еда­ние в соп­ря­жении при вы­соких наг­рузках и тем­пе­рату­рах;

§ ан­тифрик­ци­он­ные, сни­жа­ющие и ста­били­зиру­ющие ко­эф­фи­ци­ент тре­ния.

Сма­зоч­ную спо­соб­ность раз­личных ма­сел и сма­зок оце­нива­ют на ма­шинах тре­ния по ко­эф­фи­ци­ен­ту тре­ния, по­тере мас­сы ис­ти­ра­емых об­разцов, ди­амет­ру пят­на из­но­са и по наг­рузке, под действи­ем ко­торой раз­ру­ша­ют­ся гра­нич­ные плен­ки и про­ис­хо­дит схва­тыва­ние и за­еда­ние по­вер­хнос­тей. Ма­шины тре­ния не в пол­ной ме­ре мо­гут вос­про­из­во­дить мно­го­об­ра­зие ус­ло­вий экс­плу­ата­ции. По­это­му для оцен­ки ре­альных про­тиво­из­носных свойств ма­сел и сма­зок про­водят стен­до­вые и экс­плу­ата­ци­он­ные ис­пы­тания.

Из­на­шива­ние в ма­шинах — про­цесс пос­те­пен­но­го из­ме­нения раз­ме­ров те­ла при тре­нии, про­яв­ля­ющийся в от­де­лении с по­вер­хнос­ти тре­ния ма­тери­алов и (или) в ос­та­точ­ной де­фор­ма­ции те­ла.

Из­нос — из­ме­нение раз­ме­ров де­талей в ре­зульта­те из­на­шива­ния.

Из­нос тру­щих­ся де­талей оце­нива­ют по из­ме­нению раз­ме­ров, мас­сы де­талей или кос­венным приз­на­кам. Для раз­личных де­талей мож­но ус­та­новить ха­рак­терный для них пре­дельный из­нос. Воз­никшие в ре­зульта­те из­но­са не­ис­прав­ности, как пра­вило, не ус­тра­нимы ре­гули­ров­кой и тре­бу­ют ре­мон­та, нап­ри­мер, па­дение мощ­ности дви­гате­ля вследс­твие уве­личе­ния за­зоров в де­талях ци­лин­дро­пор­шне­вой груп­пы (ЦПГ). В неб­ла­гоп­ри­ят­ных ус­ло­ви­ях про­цес­сы тре­ния и из­но­са тру­щих­ся по­вер­хнос­тей ин­тенси­фици­ру­ют­ся.

При­мени­тельно к сма­зыва­емым де­талям ма­шин раз­ли­ча­ют три ка­тего­рии из­но­са.

Ме­хани­чес­кий из­нос — из­нос по­вер­хнос­тей под действи­ем сил тре­ния.

Хи­мичес­кий (кор­ро­зи­он­ный) из­нос — из­нос в ре­зульта­те хи­мичес­ко­го воз­действия ме­тал­ла с ак­тивны­ми ком­по­нен­та­ми жид­кой или га­зовой сре­ды и в раз­ру­шении гра­нич­ных пле­нок.

Аб­ра­зив­ный из­нос — из­нос, выз­ванный ме­хани­чес­ким воз­действи­ем аб­ра­зив­ных час­тиц, пред­став­ля­ющих про­дук­ты из­но­са, окис­ле­ния и кар­бо­низа­ции мас­ла, про­дук­тов сго­рания и ми­неральных час­тиц, по­пав­ших из­вне.

При экс­плу­ата­ции ав­то­моби­лей ос­новным ви­дом из­но­са ме­тал­ли­чес­ких де­талей яв­ля­ет­ся ме­хани­чес­кий из­нос.

Кор­ро­зи­он­но-ме­хани­чес­кий из­нос ха­рак­те­рен для де­талей ЦПГ дви­гате­ля. В ре­зульта­те про­цес­са сго­рания ра­бочей сме­си об­ра­зу­ют­ся сер­ная, сер­нистая и ор­га­ничес­кие кис­ло­ты, раз­ру­ша­ющие мас­ля­ную плен­ку на тру­щих­ся по­вер­хнос­тях.

Аб­ра­зив­ный из­нос наб­лю­да­ет­ся при по­пада­нии в уз­лы тре­ния аб­ра­зив­ных час­тиц из воз­ду­ха, топ­ли­ва, мас­ла и на­коп­ле­ния про­дук­тов из­на­шива­ния на тру­щих­ся по­вер­хнос­тях.

Встре­ча­ют­ся и дру­гие ви­ды из­но­са. Ус­та­лос­тное раз­ру­шение ме­тал­ла обус­ловле­но мно­гок­ратно пов­то­ря­ющи­мися дос­та­точ­но вы­соки­ми наг­рузка­ми, ко­торые вы­зыва­ют мик­ротре­щины и вык­ра­шива­ние по­вер­хнос­тей тре­ния. Этот вид из­но­са наб­лю­да­ет­ся в де­талях под­вески — лис­ты рес­сор, крон­штейны; зад­не­го мос­та — по­лу­оси и зубья ре­дук­то­ра. Мо­леку­ляр­но-ме­хани­чес­кий из­нос воз­ни­ка­ет при за­еда­нии, вследс­твие схва­тыва­ния и пе­рено­са ме­тал­ла: при фрет­тинге — ме­хани­чес­кий из­нос и при фрет­тинг-кор­ро­зии — кор­ро­зи­он­но-ме­хани­чес­кий из­нос по­вер­хнос­тей тре­ния при ма­лых ко­леба­тельных от­но­сительных мик­росме­щени­ях.

Аб­ра­зив­но­му и ме­хани­чес­ко­му из­но­су в со­чета­нии с дру­гими ви­дами под­верже­ны прак­ти­чес­ки все де­тали ав­то­моби­ля. Ус­та­новить вид из­но­са мож­но только пу­тем изу­чения из­но­шен­ных по­вер­хнос­тей.