Уменьшение потерь на трение повышает экономичность автомобиля, позволяет преобразовать большее количество энергии сжигаемого топлива в полезную работу.

При отсутствии слоя масла между трущимися деталями они соприкасаются своими поверхностями непосредственно, происходит сухое трение. При сухом трении затрачивается энергия на преодоление зацепления неровностей, имеющихся на поверхностях деталей, и молекулярных сил притяжения, возникающих в точках контакта, а также на преодоление схватывания (сваривания) в отдельных точках контакта металлических деталей.

При грубо обработанных поверхностях основное усилие затрачивается на преодоление зацепления неровностей, а при тщательно обработанных поверхностях — на преодоление молекулярных сил сцепления.

Затрата энергии будет тем большей, чем сильнее прижимаются трущиеся детали друг к другу и чем больше шероховатость их поверхностей. Кроме того, она зависит от материала и скорости перемещения деталей.

До определенной скорости энергия на преодоление трения увели-щивается, а ватем начинает уменьшаться. О величине трения судят 80 отношению силы, затрачиваемой на преодоление тредам, к силе (нагрузке), нормально приложенной к трущейся поверхности, т. е. по коэффициенту трения. Так, коэффициент сухого трения металлов колеблется от 0,1 до 0,5.

Потери энергии при сухом трении в десятки раз (50—100) выше, при трении деталей, разделенных слоем масла, когда коэффициент трения составляет 0,01—0,001. При сухом трении происходит большой износ и нагрев трущихся поверхностей. Сухое трение необходимо только для отдельных трущихся деталей таких механизмов, как тормозной, сцепление, а во всех других случаях, когда потеря па трение должны быть минимальными, желательно, чтобы детали работали в условиях жидкостного трения.

Жидкостное трение имеет место, когда трущиеся поверхности разделены слоем масла. При этом происходит трение не между твердыми телами, а между слоями масла, между молекулами масла. Здесь может быть только коррозионный износ поверхностей деталей, а также абразивный, когда размер механических примесей превышает толщину масляного слоя. Эррозионный износ деталей, т. е. износ вследствие зацепления неровностей и отрыва частиц металла из-за сваривания (схватывания), при идеальном жидкостном трении не происходит. Жидкостному трению способствуют увеличение скорости движения трущихся деталей, уменьшение удельного давления трущихся деталей и некоторые другие факторы. Однако решающее влияние на обеспечение жидкостного трения оказывает качество масла и прежде всего его вязкостно-температурные свойства. Для обеспечения жидкостного трения вязкость масла подбирают с учетом конкретных условий работы смазываемых деталей, руководствуясь гидродинамической теорией смазки. Основные положения гидродинамической теории сформулированы в 1883—1887 гг. русским ученым Н. П. Петровым.

Согласно гидродинамической теории смазки прочно прилипшая к поверхности вала и подшипника масляная пленка увлекает за собой слои масла, которые в виде клина просачиваются между валом и подшипником и увеличивают между ними зазор. При определенной частоте вращения вал как бы всплывает и вокруг омывается маслом, не соприкасаясь непосредственно с подшипником.

Чтобы обеспечить жидкостное трение, толщина слоя масла, разделяющего трущиеся детали, должна быть не менее суммы неровностей поверхностей сопряженных деталей. Таким образом, чем грубее обработаны детали, тем большей должна быть толщина масляного слоя.

Величина неровностей автомобильных шлифованных деталей составляет 0,004—0,005 мм и у полированных — 0,002 мм. Толщина же масляного слоя достигает 0,02—0,03 мм.

При значительном увеличении нагрузки масляный слой может Разрушиться, следовательно, жидкостное трение будет нарушено. Это может произойти также при резком изменении частоты вращения коленчатого вала и большом повышении температуры, вызывающем уменьшение вязкости масла. При этом первоначально возникает не сухое, а граничное или полужидкостное трение.

Граничное трение возникает между трущимися деталями, па поверхности которых остается лишь тончайший молекулярный слой масляной пленки толщиной не более микрона (не свыше 50—500 молекулярных слоев), находящийся под воздействием молекулярных сил металлической поверхности детали.

У атомов металла, расположенных на поверхности с внешней стороны, остаются свободные связи, которые и притягивают молекулы масла, образуя тонкую пленку. У атомов же, находящихся внутри металла, все связи используются для взаимного притяжения. Сила притяжения пленки к смазываемой поверхности, ее толщина и прочность зависят от свойства масла и активности металла. Активность металла определяется его видом, характером обработки и степенью пористости.

Способность масла образовывать масляную пленку зависит от наличия в нем поверхностно-активных полярных молекул, которые адсорбируются на поверхности трения. Она определяет величину потерь на трение и износы при граничном трении.

Смазывающая способность проявляется в уменьшении эррозионного и коррозионного износа при граничном трении. Эти функции несколько противоречивы, так как химически активные вещества масла, способствующие созданию прочной масляной пленки и предотвращению эрозионного износа вследствие схватывания металла, в то же время взаимодействуют с металлом, вызывая образование тончайших пленок, удаляемых с поверхности трения в результате так называемого коррозионного износа.

Смазывающая способность не находится в прямой зависимости от вязкости. Образование масляной пленки связано и с химическими процессами. Содержащиеся в масле жирные кислоты, реагируя с поверхностью металла, образуют вещества типа солей (мыл), которые играют существенную роль в смазке трущихся поверхностей. Для повышения химической активности масел к ним добавляют присадки в виде органических соединений серы, фосфора и хлора.

Сила притяжения слоев масла к трущейся поверхности ослабевает по мере утолщения пленки. Различают так называемый граничный слой, где молекулы расположены уже не так плотно, как в пленке, но все-таки в определенном порядке. Последние подобно ворсу ткани при движении трущихся частей изгибаются в противоположные стороны. От толщины граничного слоя зависит вид трения.

При граничном трении (коэффициент трения равен 0,1—0,01) потери энергии выше, чем при жидкостном, но они в 5—10 раз меньше, чем при сухом трении.

Граничное трение часто наблюдается при работе автомобильных деталей, так как в некоторые моменты их работы (резкое изменение частоты вращения .и направления движения, внезапное увеличение нагрузки и др.) не удается обеспечить жидкостное трение.

Полу жидкостное (смешанное) трение бывает тогда, когда в результате частичного выдавливания масла в местах наибольших неровностей происходит контакт трущихся поверхностей, который вызывает в этих местах сухое и граничное трение. Таким образом, при полужидкостном трении одновременно происходит жидкостное п граничное или же сухое трение. Полужидкостное трение может возникать в шатунных и коренных подшипниках коленчатого вала (при резком изменении частоты вращения), где удельное давление составляет 150—250 кгс/см2, между поршнем и цилиндром, поршневым пальцем и втулкой (при высокой температуре, больших нагрузках, недостаточной вязкости масла), где удельное давление достигает 600-800 кгс/см2.

Применение масел, обеспечивающих жидкостное и частично граничное трение деталей, уменьшает потери на трение и износы деталей, что, в свою очередь, увеличивает межремонтные пробеги, снижает затраты на ремонт и себестоимость эксплуатации автомобилей.

Известно, что нарушение теплового режима деталей, в частности, их перегрев, резко увеличивает интенсивность износа. Смазывающее масло, соприкасаясь с нагретыми деталями, отнимает от них тепло и затем охлаждается в масляном радиаторе или картере, омываемом воздухом. Таким образом, масло способствует поддержанию теплового режима трущихся деталей.