Potential for Expanding the Range of Fluid Friction while Minimising Friction Resistances and Improving an Oil Film’s Load Bearing Capacity

Traces of mechanical wear appear on co-working surfaces in the operation of precision fluid bearings. This should not be the case, since fluid friction and uninterrupted oil film should be present in a friction pair, which is a concept that this paper attempts to outline. The way friction forces, resistance, and oil film vary as unit pressure rises linearly is discussed. Three stages of the variations are distinguished. At the first stage, the oil film thickness and force of friction remain steady while the resistance declines. Stage two is temporary: Triboelectrical phenomena already escalate considerably and begin to decide effects of the friction process while a lubricant loses rheological properties of the Newtonian fluid. Hydrodynamic friction continues at the third stage, yet the triboelectrical effects are decided by stabilised triboelectrical phenomena. The third range can be identified as boundary friction where the layer separating surfaces is thicker than in the area of Newtonian rheology. This is very good in respect to wear, but higher-energy (not electrically neutral) particles cause increases in friction resistances. This range seems to exhibit a very high potential for being controlled with an adequate selection of oil based additions.

W trakcie eksploatacji precyzyjnych łożysk ślizgowych na współpracujących powierzchniach pojawiają się ślady zużycia mechanicznego. Zjawisko takie nie powinno mieć miejsca, gdyż w węźle ciernym powinno występować tarcie płynne z nieprzerwanym filmem olejowym. W publikacji przedstawiono, w jaki sposób zmieniają się wartości siły tarcia, rezystancji oraz filmu olejowego wraz z liniowym wzrostem nacisku jednostkowego. Wyodrębniono trzy etapy zachodzących zmian. W pierwszym etapie zaobserwowano utrzymywanie się na zbliżonym poziomie grubości filmu olejowego i siły tarcia, przy jednoczesnym zmniejszaniu się wartości rezystancji. Etap II jest etapem przejściowym, w którym znacząco narastają już zjawiska triboelektryczne i one zaczynają decydować o efektach procesu tarcia, a środek smarowy traci właściwości reologiczne cieczy newtonowskiej. W etapie III nadal występuje tarcie hydrodynamiczne, ale o efektach tarcia decydują ustabilizowane zjawiska triboelektryczne. Wobec powyższego zakres trzeci możemy identyfikować jako tarcie graniczne, w którym warstewka rozdzielająca powierzchnie jest grubsza niż w obszarze reologii newtonowskiej. Jest to bardzo korzystne z punktu widzenia zużycia, ale cząsteczki o wyższej energii (nieobojętne elektrycznie) powodują zwiększenie oporów tarcia. Wydaje się, że ten zakres posiada bardzo duże potencjalne możliwości sterowania nim poprzez odpowiedni dobór dodatków do bazy olejowej.