|
 |
Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии
|
Общий каталог эффектов
 | Эффект безысносности |
 |
Установление динамического равновесия при переносе вещества в трущемся контакте
Описание
Суть явления безысносности материалов - в том, что силу трения в определенных условиях можно заставить не разрушать поверхности трения, а наоборот, защищать их. Если в смазочный материал ввести ионы меди, или более дорогостоящих благородных металлов, то окислительно-восстановительные реакции на поверхностях трения приведут к тому, что в процессе работы между трущимися деталями образуется тонкая защитная пленка из меди или другого благородного металла. Подобно тому, как особая жидкость в живых суставах организма на десятки лет предохраняет поверхности костей от трения, этот слой в узлах трения механизмов защищает от износа металлические поверхности.
Всегда и везде ранее принималось, что трение и износ два неразрывно связанных явления. Однако в результате открытия Крагельского И.В. и Гаркунова Д.Н. удалось разъединить это, хотя и традиционное, но невыгодное содружество. В их подшипнике трение осталось – износ исчез; за это исчезновение ответственен процесс атомарного переноса. Самый опасный вид износа – схватывание. В соответствии с принципом "обратить вред в пользу" – схватывание входит как составная часть в атомарный перенос; далее оно компенсируется противоположным процессом. Рассмотрим пару сталь – бронза с глицериновой смазкой. Глицерин, протравливая поверхность бронзы способствует покрытию ее рыхлым слоем чистой меди, атомы которой легко переносятся на стальную поверхность. Далее устанавливается динамическое равновесие – атомы меди летают туда и обратно, и износа практически нет, ибо медный порошок прочно удерживает глицерин, который в свою очередь, защищает медь от кислорода. В авиации уже испытаны бронзовые амортизационные буксы в стальной стойке шасси самолета.
Что же касается явления водородного износа, то оно скорее противоположно по сути эффекту безысносности. Около 40 лет тому назад выяснили, что водород в узлах трения очень агрессивен. Образуясь в узлах трения из трущихся материалов или из попавшей в зону контакта воды, атомарный водород образует молекулы, которые буквально распирают узлы трения, приводя к образованию трещин.
Как защитить металл от проникновения водорода? Оказалось, что самой хорошей защитой является как раз эффект безысносности. Дело в том, что водород не способен просочиться - правильнее сказать, продиффундировать через плотную и пластичную медную пленку. Это свойство меди, кстати, широко используют американцы, которые покрывают поверхности деталей тонким слоем золота или меди, если хотят предотвратить проникновение в них водорода.
При образовании сервовитной пленки, представляющей собой подвижную (но не мягкую) металлокерамическую композицию, площадь фактического контакта трущихся поверхностей увеличивается в сотни раз, вследствие чего материалы трущихся поверхностей испытывают лишь упругие деформации. Это приводит к резкому снижению износа трущихся поверхностей.
Сервовитные пленки позволяют внешней среде (смазке) активно взаимодействовать с материалами пар трения и вследствие возникновения эффекта Ребиндера (адсорбционного понижения прочности твердых поверхностных слоев) пластические деформации локализуются в тонком наружном по отношению к внешней среде (смазке) слое и контактирующие в результате трения поверхности практически не испытывают внутренних напряжений.
При образовании на трущихся поверхностях сервовитной пленки продукты износа этих поверхностей представляют собой пористые микрочастицы металла, прочно связанные с граничным адсорбционным слоем поверхностно-активного смазочного материала, имеющие электрический заряд. Электрический заряд прочно удерживает эти частицы в узлах трения, причем максимальное их количество концентрируется в зазорах и с достаточно высокой частотой переносятся с одной поверхности пары трения на другую, эффективно препятствуя их разрушению.
Особо следует отметить положительное влияние сервовитных пленок на предохранение стальных трущихся поверхностей от проникновения в них водорода, который в достаточно больших количествах образуется в парах трения при разложении водяных паров и смазок.
Сервовитные пленки эффективно снижают удельные нагрузки на поверхности трения, что значительно снижает выделение водорода. Составы «Трибосил» могут производиться с учетом индивидуальных требований, предъявляемых заказчиком, например с учетом материалов пар трения, удельных нагрузок на поверхности трения, применяемых смазочных материалов, особенностей конструкции и температурных режимов работы.
Ключевые слова
Разделы наук
Используется в научно-технических эффектах
Используется в областях техники и экономики
Используются в научно-технических эффектах совместно с данным эффектом естественнонаучные эффекты
Применение эффекта
Эффект этот был открыт 50 лет тому назад. В то время авиационная техника развивалась очень интенсивно, но многие детали самолетов быстро изнашивались. Особенно изнашивались верхние буксы шасси бомбардировщика ИЛ-28, одного из наиболее распространенных военных самолетов того времени. Дело в том, что буксы - наиболее нагруженные детали в шасси самолета. Они изнашивались уже через 300-400 посадок самолета. А в таких организациях, как военное училище, где каждый день проходило несколько полетов, эта проблема была чрезвычайно актуальна.
Оказалось, что в быстром износе виновата смазочная жидкость. Работая в паре с этими деталями, она была очень по отношению к ним агрессивна. Исследуя эти процессы открыли эффект безызносности. Нужно было только заменить эту смазку на другую, и тогда явление быстрого износа полностью заменялось явлением безызносности. Интересно, что эффект этот еще до всяческого теоретического обоснования годами самопроизвольно защищал от износа компрессоры холодильников. Трубки, по которым компрессор перекачивает хладагент, медные. Ионы меди, попадая в смазочную жидкость, восстанавливались на трущихся поверхностях, чем и объяснялись, как выяснилось, небывало высокие сроки службы компрессоров холодильников.
Реализации эффекта
Установлено, что при достаточно сильном облучении одной из трущихся поверхностей ускоренными частицами (например, атомами гелия) коэффициент трения падает в десятки и даже сотни раз, достигая сотых и тысячных долей единицы ((открытие-121). Для возникновения эффекта сверхнизкого трения необходимо, чтобы процесс трения осуществлялся в вакууме. Переход в состояние сверхнизкого трения может осуществляться далеко не всеми телами. Этой способностью обладают вещества со слоистой кристаллической структурой. Исследования показали, что очень тонкий поверхностный слой вещества при совместном действии трения и облучения испытывает сильную ориентацию, благодаря чему его структурные элементы располагаются параллельно плоскости контакта, за счет чего сильно уменьшается способность вещества образовывать сильные адгезионные связи. Роль облучения сводится к очень интенсивной очистке поверхности контакта от премисей и от молекул воды, препяствующих ориентации. К тому же водная пленка сама является источником довольно сильных адгезионных связей. Явление аномально низкого трения можно использовать к примеру в подшипниках.
Триботехнические составы предназначены для модифицирования, пассивирования и восстановления изношенных трущихся поверхностей (пар трения) машин и механизмов. Применение позволяет значительно повысить долговечность узлов трения, снизить потери энергии на трение, повысить КПД машин и механизмов, уменьшить расход смазочных материалов, продлить межремонтный период и время между проведением смазочных работ. Регулярное и своевременное применение (включение в регламентные работы и техническое обслуживание) позволяет фактически добиться «эффекта безысносности».
Состав, являясь сложным оксидным композитом, образует в паре трения пленки, отличающиеся от обычных металлов, что придает этим пленкам высокие механические и антифрикционные свойства, позволяющие получать «эффект безысносности» иными способами. Следует особо отметить, что состав не является препаратом избирательного действия и способен образовывать сервовитные пленки на любых поверхностях, независимо от материала.
Литература
1. Физическая энциклопедия / Гл. ред. А.М. Прохоров. – М.: Большая российская энциклопедия. 1988.