Быть нецелесообразным.

М. Борн

Трение без смазочного материала (сухое), строго говоря, обладает в контактной зоне своеобразной смазкой в виде плёнки окислов на поверхности металлов и адсорбированными молекулами атмосферных газов и воды на поверхности всех твёрдых тел. Низкие смазочные свойства этой смазки и её плохая возобновляемость в процессе работы влияют на специфику трения и позволяют выделить этот вид трения в отдельный класс.

Трибоконтакт в начальный адаптационный период характеризуется малой площадью фактического контакта, а потому относительно высокими нормальными и тангенциальными контактными напряжениями. Они деформируют металл, разрушая хрупкую плёнку окислов и обнажая ювенильные поверхности.

При относительно малых сдвиговых напряжениях происходит упругая деформация, восстанавливающаяся при снятии нагрузки. Дальнейший рост напряжений приводит к пластическим необратимым деформациям в виде оттеснения материала перед фронтом внедрившейся шероховатости. При весьма высоких напряжениях пластически деформируемый металл отделяется в виде микростружки ( процесс микрорезания).

Ювенильные поверхности практически мгновенно (10^-9с) окисляются, но скольжение контртела разрушает оксидную плёнку. Этот процесс протекает в динамическом равновесии.

Сближаясь под действием нормальных напряжений, контактные поверхности образуют адгезионные связи. Механическая энергия, затраченная на деформацию и разрушение адгезионных связей, диссипирует, превращаясь в тепловую и поднимает температуру контакта и узла трения в целом.

Завершение процессов адаптации характеризуется стабилизацией геометри-ческих и физико-механических параметров контакта.

Процессы разрушения фрикционных связей продолжаются и в стаци-онарном периоде, но в режиме динамического равновесия при относительно низких и стабильных параметрах: площади фактического контакта, напряжений, температуры и т.д.

Независимо от уровня сдвиговых напряжений сила трения определяется двучленным законом вида

, (13)

где m - коэффициент механической составляющей силы трения;

N - нормальное давление;

а - интенсивность адгезионной составляющей силы трения.

Отсюда вытекает выражение для коэффициента трения

. (14)

Рост зазоров в связи с изнашиванием увеличивает динамические воздействия на трибоконтакт, а размерные и структурные изменения в контактной области постепенно накапливаются. Достигнув критической величины, они вызывают качественные изменения процесса трения и являются фактором, лимитирующим эксплуатацию трибосистемы, её ресурс.

Рассмотрим влияние отдельных факторов на процесс трения без смазочного материала. Примеры коэффициентов трения различных контактирующих без смазки материалов при равном нагружении приведены в таблице 7.

Разница в величине коэффициентов трения обусловлена различным сопротивлением деформированию приведенных материалов и их адгезионным взаимодействием.

 

 

Таблица 7. Коэффициенты трения

NN п/п	Материал вала	Материал втулки	Коэффициент трения
	Сталь	Сталь	0,5
	Серый чугун	0,25
	Бронза	0,12
	Фторопласт	0,05

 

Влияние легирующих элементов на коэффициент трения (Рис.41) показывает, что трение зависит не только от природы легирующего металла, но и от его количества, то есть от структуры сплава [8].

 

 

Рис.41. Влияние легирования на коэффициент трения (σ = 0,5МПа,V= 0,7м/с)

Влияние других внешних факторов на процесс трения проиллюстри-ровано на рис. 42.

Снижение шероховатости поверхности (Рис. 42, а) уменьшает деформационную и одновременно увеличивает адгезионную составляющую. При очень гладких поверхностях последняя возрастает настолько, что может препятствовать движению (взаимная притирка концевых мер длины).

При увеличении нормальной нагрузки увеличиваются одновременно и контактные напряжения и поверхность фактического контакта, что уменьшает реальную нагрузку (Рис.42,б).

 

 

Рис.42. Зависимость коэффициента трения от а-микрогеометрии,

б-нагрузки, в-скорости скольжения, г-температуры

 

 

Скорость скольжения влияет на усилие, необходимое для разрушения фрикционных связей, что является следствием вязкости контакта. При низких скоростях вязкое сопротивление возрастает, при высоких - падает. При малых контактных напряжениях имеет место только возрастающая ветвь, при больших - только падающая (Рис.42,в).

Влияние температуры на трение зависит от соотношения температуры узла и температуры фазовых или кинетических переходов в используемых материалах. Так, у металлов (кривая 1 на рис. 42, г) с ростом температуры понижаются прочностные свойства и, соответственно, прочность фрикционных связей. При этом коэффициент трения монотонно уменьшается. В этом случае средняя объемная температура узла ниже температуры фазовых переходов. При трении пластических масс температура узла может быть выше температуры кинетических переходов в полимере (например, температуры стеклования). Полимер переходит в другое агрегатное состояние (из твердого в высоко-эластичное) и характер трения изменяется полностью (кривая 2 на рис. 42, г).

Таким образом, трение без смазочного материала существенно зависит от физической природы применяемых материалов и режимов нагружения.