ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Испаряемость из "Антифрикционные пластичные смазки " Скорость потери массы смазки из узла трения за счет испарения зависит от свойств смазочного материала и условий испарения. [c.46] Если температура и площадь поверхности испарения постоянны, скорость испарения определяется давлением пара вещества, его молекулярной массой, коэффициентом диффузии пара в окружающем газовом пространстве и градиентом концентрации паров, равным (Ро — Рх)/х. [c.46] При постоянной температуре зависимость потери массы индивидуального вещества является линейной функцией длительности испарения и выражается на графике рис. 3.2 прямой линией. В пластичных смазках, которые состоят из дисперсионной среды и нелетучего загустителя, потери массы от испарения зависят, главным образом, от свойств дисперсионной среды. В качестве дисперсионной среды индивидуальные жидкости используются крайне редко (например, смазки на основе эфиров). Как правило, дисперсионная среда пластичных смазок является многокомпонентной системой (смеси эфиров, углеводородов, кремнийорганических олигомеров и др.), включающей вещества с различной молекулярной массой и разным давлением насыщенного пара. Кроме того, смазка часто содержит присадки, добавки и наполнители. Состав, давление насыщенного пара и молекулярная масса таких сложных смесей изменяются по мере испарения наиболее летучей части, поэтому они не могут характеризовать процесс в целом. [c.46] Уравнение (8) имеет ограниченную область применения. При его выводе предполагалось, что состав смазки во всем объеме в процессе испарения одинаков и не изменяется во времени. Однако на потери массы смазок от испарения оказывают большое, а часто решающее, влияние условия, в которых работает смазочный материал. Постоянные уравнения (8) а и /с зависят от скорости диффузии легко летучих компонентов из глубины смазки к поверхности и толщины ее слоя. Опыт показывает, что скорость испарения, выражаемая в долях массы исходного вещества, в статических условиях уменьшается по мере роста толщины слоя смазки (рис. 3.3). Это указывает на то, что при значительной тол-цщне слоя поверхность смазки обедняется легколетучими компонентами и скорость их диффузии в объеме смазки меньше скорости образования пара и его диффузии в окружающую газовую среду с поверхности. [c.47] Теоретические основы для расчета скорости расхода за счет испарения в процессе работы в подшипнике многокомпонентных масел и пластичных смазок в настоящее время развиты недостаточно. В связи с этим в практике оценки влияния потерь массы масел и пластичных смазок за счет испарения на долговечность их работы в узлах трения прибегают к сравнительной оценке смаз1Ж и их компонентов по испаряемости в строго определенных условиях. [c.48] В работающем подшипнике балластная смазка испаряется, как правило, из толстого слоя, а резервная-как из толстого, так и из тонкого слоя. Однако, поскольку резервная смазка находится в движении й частицы в ее поверхностном слое непрерывно обновляются, скорость испарюния этой части смазки не зависит от скорости диффузионных процессов в смазывающей среде. [c.49] Выше отмечалось, что скорость потери массы вещества зависит не только от давления на сыщенных паров, но и от их концентрации в газовом пространстве над поверхностью испарения. От нее зависит скорость отвода паров от поверхности чем скорость удаления паров меньше (меньше градиент концентрации паров), тем меньше и скорость потери массы вещества. Наибольшая потеря массы достигается при удалении паров вещества от поверхности испарения со скоростью, равной скорости их образования. [c.49] Фактическая площадь поверхности, рассчитанная с учетом геометрии поверхности смазочного материала, не имеет значения. Если же газ над поверхностью смазки находится в движении, т.е. имеет место принудительный отвод паров (например, обдув смазки воздухом), следует учитывать фактическую площадь поверхности смазочного материала, которая может в несколько раз превышать эффективную поверхность. [c.50] Для уменьшения скорости расхода смазочного материала за счет испарения необходимо стремиться обеспечить в узле трения условия отвода паров, близкие к диффузионным, а эффективную поверхность испарения минимальной. [c.50] Практическое использование уравнения (9) сводится к определению кинетических кривых потери массы при двух температурах (например, и I3 см. рис. 3.6), средней скорости испарения (w и w ) за время (см. рис. 3.6) при выбранных температурах (ij и (3) и построению зависимости lgW p=/ l/T) (рис. 3.9). [c.51] Для практических целей в качестве характеристик потери массы от испарения многокомпонентных жидкостей часто используют среднюю скорость их испарения за 30 мин (Wjo) при одинаковой для всех масел температуре (iq) и величину В = k/R, численно равную тангенсу угла наклона прямых (см. рис. 3.9) к оси температур. Знаниё этих параметров позволяет дать сравнительную оценку склонности смазочных материалов к потере массы от испарения в одинаковых условиях. Зная W30 и В для ряда масел, легко построить графики, подобные изображенным на рис. 3.9, и сопоставить испаряемость продуктов в любом интересующем нас интервале температур. [c.51] Закономерности, рассмотренные выше применительно к многокомпонентным маслам, справедливы и по отношению к пластичным смазкам, испаряющимся из тонкого слоя. Опыт показывает, что уравнение (9) справедливо в динамических условиях при потерях дисперсионной среды до 50% и даже более. [c.51] Применение одинаковых параметров для оценки испаряемости смазок и их дисперсионных сред открывает возможности для исследования влияния загустителей, добавок и присадок на закономерности потери массы смазок, а также для сравнительной оценки качества смазок по скорости их расхода в узле трения за счет испарения. [c.51] В условиях неограниченного пространства скорость испарения в высоком вакууме зависит от длины свободного пробега молекул, которая растет с ростом вакуума. Чем выше степень разрежения, тем меньше вероятность возврата молекул на поверхность испарения в результате их соударения. [c.52] Однако на практике протяженность газового пространства над поверхностью смазочного материала в узле трения всегда ограничена, и повышение разрежения сопровождается резким повышением скорости испарения лишь до тех пор, пока длина свободного пробега молекул не превысит расстояние от поверхности испарения до стенки над ней. Затем нарастание скорости испарения постепенно прекращается достигнув максимума, она остается постоянной. Чем меньше свободное пространство над поверхностью испарения, тем больше вероятность возврата на эту поверхность молекул вещества после их соуда.рения с поверхностью, ограничивающей пространство, и тем при более низкой степени разрежения скорость испарения становится независящей от разреженности газовой среды. [c.52] Соударение с твердой поверхностью не всегда сопровождается отражением молекул в газовое пространство. Вероятность возврата молекул на исходную поверхность испарения уменьшается, а испаряемость повышается, если молекулы испаряющегося вещества в процессе свободного пробега попадают на стенку (подшипникового узла, например), имеющую более низкую температуру, чем поверхность испарения. Появляется вероятность осаждения паров на холодной стенке-перегонка вещества с более теплой на более холодную поверхность. Чем ниже температура стенки, тем больше вероятность осаждения на ней пара, тем выше скорость перегонки вещества на холодную стенку. [c.52] Экспериментально установлено, что в приборе ПИМ ВВ скорость испарения нарастает при изменении давления от атмосферного до 10 Па (табл. 3.1). Дальнейшее повышение степени разрежения до 10 Па не оказывает существенного влияния на скорость испарения масел и смазок. [c.53] Следует иметь в виду, что в приборе ПИМ ВВ испарение смазочного материала осуществляется из тонкого слоя, образец окружен металлическим экраном, охлаждаемым жидким, азотом, а максимальное расстояние от поверхности испарения до экрана составляет 0,04 м. Длина пути свободного пробега молекул при разрежении 10 и 10 Па равна соответственно 5 и 500 м, и, следовательно, молекулы, покидающие поверхность испарения, беспрепятственно достигают стенок холодного экрана. Поскольку перепад температур в приборе ПИМ ВВ между поверхностями смазки и экрана, как правило, более 250 °С, вероятность возврата на поверхность испарения молекул смазочного вещества, осаждающегося на холодном экране, мала. [c.53] Результаты испытаний на приборе ПИМ ВВ в вакууме Па, по-видимому, характеризуют максимально возможную скорость испарения в вакууме, т.е. скорость испарения в космическом вакууме с открытой поверхности при тонком слое смазочного материала и неограниченном вакуумном пространстве. [c.54] В реальных механизмах, работающих в вакууме, размеры подшипников и ПОДШИ1ШИКОВЫХ узлов, обычно во много раз меньше длины свободного пробега молекул смазочных веществ, а температуры смазочного материала и деталей узлов трения (окружающих твердых поверхностей) близки. В связи с этим вероятность возврата вещества на поверхность испарения велика, а на скорость потери массы оказывают влияние конструктивные факторы и особенно разность температур поверхностей смазки и деталей узла трения и площадь сечения отверстий (кольцевых зазоров), соединяющих внутреннюю полость подшипникового узла с вакуумным пространством. [c.54] Вернуться к основной статье