Повышение надежности и долговечности машин и механизмов 1 федеральное государственное бюджетное

BY MEANS OF ADSORPTIONAL MODEL 
 
Keywords:
cutting of metals, cutting fluids, additive, adsorption. 
Abstract:
The model describing action of a surface-active component in structure of cutting 
fluids for treatment of metals is offered. At the base of model representation placed the one layer 
adsorption in boundary lubrication layer. 
Смазочное действие СОТС проявляется в уменьшении силы резания. Эффек-
тивные пакеты присадок могут снижать полную силу трения на величину до 30%. 
Однако обычно вариация силы резания для различных типов водных СОТС с присад-
ками поверхностно-активных веществ (ПАВ) не превышает 10%. Отсюда следует, что 
при выборе типа поверхностно-активных присадок и оптимизации их состава требу-
ется хорошая воспроизводимость силоизмерительных опытов [1].
Для изучения смазочной активности СОТС самой информативной эксперимен-
тальной ее характеристикой является зависимость работы резания от концентрации
A(c)
при фиксированном режиме обработки. Графики этой зависимости имеют сле-
©
93
Булаев Д. М., Березин И. В., Волков А. В., Годлевский В. А., Моисеев Ю. Н., 2020 

---

НАДЕЖНОСТЬ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ 
________________________________________________________________________________ 
340 
дующий характер: относительно быстрый линейный спад и затем стабилизация на 
примерно постоянном уровне (см. рисунок), что является точной аналогией формы 
изотерм поверхностного натяжения 
σ(с)
водных растворов ПАВ.
Основное допущение теории состоит в предположении о наличии на поерхно-
сти трения адсорбционно-активных участков (активных центров) [2]. Кроме того, 
подход Лэнгмюра предполагает, что на поверхностях трения образуется граничный 
смазочный слой монослойного типа. И это, очевидно, соответствует действительно-
сти ввиду экстремальных контактных условий при резании металлов [3]. 
Пусть
n
— поверхностная концентрация адсорбированных молекул на пло-
щадках контакта, а
n
0
— поверхностная концентрация свободных активных центров. 
Согласно представлениям Лэнгмюра можно использовать следующую гипотезу: 
c
n
n
0


, 
(1) 
где 
c
– концентрация присадки в базовой среде, 

– коэффициент пропорцио-
нальности, определяющий адсорбционную активность трибоактивного компогента. 
Положим для упрощения что коэффициент

одинаков для обеих контактирующих 
поверхностей трения. Так как каждый активный центр может быть занят только од-
ной молекулой, можно записать: 
max
0
n
n
n


, 
(2) 
где
n
max
– максимальная концентрация адсорбата при заполнении им всех ак-
тивных центров. Тогда 
c
n
c
n




1
max
. 
(3) 
Очевидно, что значение коэффициента трения зависит от концентрации адсор-
бированных молекул, т. е.
)
(
0
n
f
k
k


, где
k
0
– коэффициент трения при исполь-
зовании растворителя. Разлагая эту функцию в ряд Тейлора и ограничиваясь только 
линейным слагаемым, получим 
n
k
k




0
, 
(4) 
где
 ξ
– феноменологическая константа, отражающая смазочную активность ад-
сорбированных молекул ПАВ. (Знак минус введен в силу того, что
k
k

0
.) Отсюда 
c
b
n
c
k
k




1
max
0


. 
(5) 
При анализе сил резания нами была получена зависимость [3]: 
1
)
(
2
1
0




l
l
H
k
e
C
C
A
, 
(6) 
где 
Н
— толщина стружки; 
l
– длина контакта стружки с инструментом

0
l
– 
длина зоны вторичной деформации по передней поверхности

h 
– толщина зоны вто-
ричной деформации

C
1
и 
C
2
– константы, носящие феноменологический характер.
Используя формулу (6), найдем окончательное выражение для 
А,
используя от-
носительную работу резания, т. е. 
A/A
0
, где 
A
0
– работа резания при использовании 
чистого растворителя. Тогда 

---