Trwałość filmu smarnego

Trwałość filmu smarnego jest jedną z kluczowych właściwości środka smarnego, chroniącą wewnętrzne elementy maszyny przed zużyciem. Zależy od bazy olejowej i dodatków. W tym artykule omówimy znaczenie trwałości filmu smarnego i jego wpływ na skuteczność pracy maszyny.

Grubość filmu

Kiedy myślisz o smarowaniu, co przychodzi ci na myśl? Jest to olej bazowy, tworzący warstwę o grubości umożliwiającej oddzielenie dwóch metalowych powierzchni. Głównym celem smarowania jest uniknięcie kontaktu ze sobą metalowych powierzchni. Aby olej bazowy zapewniał separację, potrzebna jest równowaga trzech czynników: prędkości względnej, lepkości oleju bazowego i obciążenia. Na te trzy czynniki mają również wpływ inne elementy, takie jak temperatura i zanieczyszczenie. Gdy grubość warstwy jest wynikiem równowagi między tymi czynnikami, nazywa się ją smarowaniem hydrodynamicznym.

W zastosowaniach ze stykiem tocznym (a zatem nieistotnym względnym ruchem ślizgowym), grubość filmu pomiędzy powierzchniami metalowymi może nadal występować, nawet przy większych miejscowych punktach nacisku. W rzeczywistości te punkty nacisku odgrywają ważną rolę. Stosunek lepkości i ciśnienia oleju bazowego pozwala na chwilowe zwiększenie lepkości oleju z powodu wyższych ciśnień. Nazywa się to smarowaniem elastohydrodynamicznym. Pełna separacja filmu pozostaje nienaruszona, choć bardzo cienka.

 

 

W praktyce najlepiej jest rozdzielać powierzchnie maszyny, za pomocą odpowiednio grubego filmu olejowego, zmniejsza to tarcie i zużycie maszyny. Ale co się stanie, jeśli wymagana grubości filmu nie zostanie osiągnięta, np. z powodu niedostatecznej lepkości lub zbyt dużego obciążenia? Większość projektów maszyn i parametrów operacyjnych będzie uwzględniać przypadki, gdy wystarczające prędkości nie zostaną osiągnięte, takie jak częsty start i zatrzymania lub zmiany w ruchu kierunkowym. Mogą również wystąpić obawy, że temperatura wzrośnie zbyt mocno, powodując zmniejszenie lepkości lub nadmierne zanieczyszczenie przyczyniające się do tarcia w szczelinach filmu.

W przypadku niespełnienia warunków hydrodynamicznych lub elastohydrodynamicznych, olej bazowy będzie wymagał wsparcia podczas tak zwanych warunków granicznych. To wsparcie obejmuje dodatki do kontroli zużycia i kontroli tarcia. Olej bazowy i dodatki są starannie mieszane ze sobą w celu wytworzenia określonego produktu smarnego (oleju lub smaru), który został opracowany w celu złagodzenia przewidywanych warunków granicznych. Smar ma wówczas wytrzymały film i właściwości smarowania granicznego.

Siła filmu

Wytrzymałość filmu można określić jako zdolność środka smarowego do zmniejszania efektów tarcia i zużycia kontrolnego innymi środkami niż grubość filmu. Jak wspomniano, lepkość jest głównym czynnikiem wpływającym na grubość filmu podczas smarowania hydrodynamicznego i elastohydrodynamicznego. Gdy lepkość oleju bazowego jest niewystarczająca do pokonania kontaktu powierzchni metalu z metalem, olej bazowy i chemia dodatku działają razem, tworząc mechanizm ochrony powierzchni. Podczas tych warunków brzegowych na smarowanie graniczne mają również wpływ właściwości chemiczne i fizyczne powierzchni mechanicznych oraz wszelkie czynniki środowiskowe. Nawet gdy obciążenia i temperatury są wyższe, a względne prędkości powierzchni są mniejsze, wytrzymałość filmu ulega poprawie.