( http://science-bsea.narod.ru/mashin_2003/rajikov_isp.htm) При проектировании механизмов с пластичными смазочными материалами необходимо знать несущую способность смазки, величину ее расхода в зоне трения и сопротивление относительному перемещению взаимодействующих деталей. Пластичные смазки являются неньютоновскими жидкостями, отсюда вытекает и особенность их работы в зоне трения. Нанесенный на сопряженную поверхность пластичный смазочный материал в начальный период работы оттесняется из рабочей зоны, при этом оставшееся количество смазки, определяемое адгезией, как правило, не обеспечивает полного разделения контактирующих деталей. Таким образом, основной период они работают в условиях полужидкостного трения, при котором необходимо учитывать параметры взаимодействующих поверхностей (микрорельеф, свойства материала и другие).
Анализ течения пластичного смазочного материала в зоне контакта шероховатых поверхностей проводился методом осредненного течения, использовавшегося Патиром и Чженом для Ньютоновских жидкостей. В основу было положено уравнение течения пластичных смазок типа Гершеля-Балкли.
Где - коэффициенты расхода напорного течения, - параметры, зависящие от характера образования ядер в смазочном слое; - аналог пластической вязкости смазочного материала; - среднее давление на площадке условного объема смазки; n - показатель нелинейности в уравнении течения пластичной смазки Гершеля-Балкли; - номинальная толщина слоя смазки, разделяющего трущиеся поверхности; - суммарная скорость качения сопряженных поверхностей; - максимальная скорость скольжения; - фактическая величина толщины смазочного слоя, включающая значения высот взаимодействующих микронеровностей; Rq - среднеквадратическое отклонение высот микронеровностей; - коэффициент расхода сдвигового течения.
При выводе принимались следующие допущения : 1) смазка несжимаемая; 2) рассматриваются номинальные поверхности двух цилиндров бесконечной длины; 3) соприкосновение и деформирование отдельных микронеровностей не приводит к изменению геометрии слоя в окрестности этих выступов; 4) микронеровности характеризуются малыми углами наклона; 5) течение пластичного смазочного материала описывается уравнением Гершеля-Балкли.
Уравнение (1) не решается даже численными методами, так как n - действительное число в диапазоне от 0 до 1. Для приведения его к виду, имеющему решение, был разработан метод послойного течения, который предполагает замену уравнения Гершеля-Балкли системой уравнений Шведова-Бингама. В результате уравнение (1) удалось заменить системой дифференциальных уравнений эллиптического типа
Здесь- коэффициенты, зависящие от характера образования ядер в смазочном слое; - текущие значения высот микронеровностей контактирующих поверхностей; - вязкость рассматриваемого слоя смазки.
Уравнения (2) было решено численными методами и найдены значения коэффициентов расхода напорного течения . При его решении численно воспроизводились трехмерные шероховатости с заданными среднеквадратическим отклонением высот микронеровностей, коэффициентом затухания автокорреляционной функции и коэффициентом анизотропии. Значение коэффициентов расхода используют далее при решении эластогидродинамических задач для полужидкостного трения при пластичной смазке.
Исследования показали, что решение многих практических задач о смазывании зубчатых передач, подшипников качения и скольжения сводится к плоскому случаю. Кроме этого, течение пластичного смазочного материала считается ламинарным, стационарным, изотермическим. Для решения эластогидродинамических задач использовались, помимо уравнения Рейнольдса (1) в одномерном виде, уравнение зазора между номинальными недеформированными поверхностями трения, уравнение упругих деформаций в зоне контакта, аналитическое выражение для коэффициента расхода напорного течения; уравнение давления, воспринимающего контактирующими микронеровностями; уравнения зависимости вязкости и напряжения сдвига пластичной смазки от температуры и давления.
Решение позволяет определить параметры течения пластичной смазки в условиях эластогидродинамического трения, такие как эпюры гидродинамического давления и давления, воспринимаемого микронеровностями, сопротивление перемещению, расход смазочного материала. Полученные результаты использовались при создании механических приводов космических аппаратов.