Cách giảm ma sát giữa các bề mặt

Khi có lực kéo tác động gây ra sự dịch chuyển tương đối giữa 2 vật, các điểm lồi tiếp xúc của 2 mặt sẽ tương tác với nhau tạo ra lực cản tại bề mặt tiếp xúc làm cản trở chuyển động, đó là ma sát ( Friction) hay lực ma sát. Ma sát là yếu tố gây hại như gây tổn thất công suất máy, làm mòn các chi tiết và sinh nhiệt làm tăng nhiệt độ. Ví dụ khoảng 20% công suất do động cơ ô tô bị tiêu hao chỉ để thắng được lực ma sát do các bộ phận chuyển động của ô tô gây ra. Vì vậy cần phải có các biện pháp làm giảm ma sát giữa các bề mặt cũng như các tác hại của ma sát. Chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết sau:

Các yếu tố ảnh hưởng đến ma sát

Ma sát giữa các bề mặt bị ảnh hưởng bởi các yếu tố: Độ nhám của bề mặt, tải trọng, đặc tính bề mặt các điểm tiếp xúc, nhiệt độ, tốc độ tương đối, bản chất chuyển động, đặc tính của chất bôi trơn…

  • Bề mặt:  Số lượng, độ nhám và thậm chí các điểm tiếp xúc theo hướng của các bề mặt trên bề mặt có thể ảnh hưởng đáng kể đến hệ số ma sát.
  • Nhiệt độ: Cả nhiệt độ môi trường và nhiệt độ hoạt động đều có thể ảnh hưởng đến ma sát. Ví dụ, nhiệt độ là một yếu tố quan trọng trong việc phụ gia chống mài mòn hoặc cực áp có hiệu quả trong một số ứng dụng nhất định hay không.
  • Tải trọng hoạt động:  Ma sát thay đổi trực tiếp theo tải trọng. Tải trọng vượt quá công suất thiết kế sẽ làm tăng đáng kể hệ số ma sát.
  • Tốc độ tương đối:  Tăng tốc độ vượt quá tốc độ được chỉ định an toàn sẽ làm tăng đáng kể ma sát.
  • Bản chất của chuyển động tương đối giữa các bề mặt: Chuyển động trượt so với chuyển động lăn có thể ảnh hưởng đến hệ số ma sát.
  • Đặc tính của chất bôi trơn: Các đặc tính này là dầu gốc, độ nhớt của dầu gốc và các chất phụ gia kết hợp với dầu gốc cho một công thức cụ thể.

Thách thức là giảm hệ số ma sát càng nhiều càng tốt bằng cách loại bỏ các yếu tố có thể có ảnh hưởng xấu đến bề mặt trong chuyển động tương đối hoặc ít nhất là kiểm soát các yếu tố đó.

Cách giảm ma sát giữa các bề mặt

Có một số cách để giảm ma sát giữa các bề mặt như sau:

  1.  Làm nhẵn bề mặt.
  2. Bôi trơn.
  3. Giảm áp lực hoặc trọng lượng lên vật thể.
  4. Sử dụng ma sát lăn thay vì ma sát trượt.
  5. Sử dụng ma sát chất lỏng thay vì ma sát khô.
  6. Giảm tiếp xúc giữa các bề mặt.
  7. Sử dụng vật liệu chịu ma sát.

Làm nhẵn bề mặt

Các phương pháp làm nhẵn bề mặt:

  1. Nghiền: Một chất cứng được sử dụng để mài và phá vỡ sự không đều trên bề mặt mềm. Ví dụ như đánh bóng bề mặt gỗ, gạch lát, đá bi, v.v.
  2. Giấy nhám: Cũng là một loại mài, dùng để điều chỉnh tinh.
  3. Hóa chất ăn mòn: Xử lý hóa chất khắc nghiệt được thực hiện để giảm các bất thường trên bề mặt.
Làm nhẵn để giảm ma sát giữa các bề mặt
Làm nhẵn để giảm ma sát giữa các bề mặt

Sử dụng chất bôi trơn

Dầu nhớt và mỡ bôi trơn là chất được bôi lên bề mặt để giảm ma sát. Nó có thể giảm sinh nhiệt và cũng đảm bảo trượt trơn tru. Dầu mỡ chủ yếu là dạng lỏng hoặc sệt bán rắn có tác dụng giảm ma sát trượt khô.

Sử dụng chất bôi trơn để giảm ma sát giữa các bề mặt
Sử dụng chất bôi trơn để giảm ma sát giữa các bề mặt

Giảm tải trọng

Giảm tải trọng bằng cách giảm áp lực hoặc trọng lượng lên vật thể.

Lực ma sát tỷ lệ thuận với lực pháp tuyến tác dụng vào nó. Lực pháp tuyến phụ thuộc vào trọng lượng của vật thể. Trọng lượng càng lớn thì ma sát gây ra càng lớn và ngược lại.

Sử dụng ma sát lăn thay vì ma sát trượt

Ma sát trượt: Ma sát trượt là lực cản do hai vật trượt với nhau tạo ra.

Ma sát lăn:Lực ma sát lăn là lực chống lại chuyển động khi một vật lăn trên bề mặt.

Ma sát trượt luôn lớn hơn ma sát lăn.

Ma sát trượt: Trong hầu hết các ứng dụng hiện đại, ma sát trượt giữa trục và bánh xe được thay thế bằng ma sát lăn bằng cách sử dụng ổ bi. Người ta có thể tìm thấy những vòng bi này ngay cả trong bánh xe đạp.

Ma sát lăn: Ma sát lăn nhỏ hơn nhiều so với ma sát trượt. Việc lăn một bánh xe sẽ dễ dàng hơn là trượt nó dọc theo mặt đất. Bánh xe có thể đi được nhiều quãng đường hơn khi nó trượt.

Sử dụng ma sát lăn thay vì ma sát trượt
Sử dụng ma sát lăn thay vì ma sát trượt

Sử dụng ma sát chất lỏng thay vì ma sát khô

Ma sát khô chỉ xảy ra giữa hai bề mặt rắn, trong khi độ nhớt xảy ra trong chất lỏng giữa hai lớp chất lỏng.

Giảm tiếp xúc giữa các bề mặt

Đây là một số yếu tố ảnh hưởng đến các điều kiện gây mà sát tương đối giữa các bề mặt:

  • Bề mặt (Surface finish) – Số lượng, độ nhám, và thậm chí là các điểm tiếp xúc của các điểm gồ ghề trên bề mặt.
  • Nhiệt độ (Temperature)– Nhiệt độ môi trường xung quanh có thể ảnh hưởng đến ma sát.
  • Vận hành tải trọng (Operational Load) – ma sát thay đổi gắn liền với tải trọng. Nếu tải trọng vượt quá công suất thiết kế sẽ làm tăng đáng kể ma sát.
  • Tốc độ tương đối (Relative Speed) – Nếu tăng tốc độ vượt ra ngoài mức an toàn cũng làm tăng ma sát.
  • Bản chất của chuyển động tương đối giữa các bề mặt (Nature of the Relative Motion between the Surfaces) – chuyển động trượt đối chọi với chuyển động lăn làm tăng hệ số ma sát.
  • Đặc điểm chất bôi trơn (Lubricant Characteristics) – Những đặc điểm như dầu nhớt cơ bản, độ nhớt và các chất phụ gia thêm vào.

Để giảm hệ số má sát nhiều nhất có thể, ta loại bỏ những yếu tố có thể ảnh hưởng bất lợi lên bề mặt chuyển động hay đơn giản kiểm soát chặt chẽ những yếu tố này.

Giảm tiếp xúc để giảm ma sát giữa các bề mặt
Giảm tiếp xúc để giảm ma sát giữa các bề mặt

Sử dụng vật liệu chịu ma sát

Sử dụng các bề mặt chịu lực có khả năng chịu lực cắt thấp, ví dụ vòng bi bằng chì / đồng.

Tương tác bề mặt

Điều quan trọng là phải hiểu cách hai bề mặt kim loại trong máy tương tác với nhau. Tất cả các bề mặt kim loại đều có một số mức độ nhám bề mặt. Bất kể bề mặt nhẵn bóng như thế nào, mỗi bề mặt kim loại đều có điểm cao và điểm thấp.

Các điểm cao được gọi là độ cao bề mặt. Khi hai bề mặt di chuyển qua nhau, các vân trên một bề mặt tiếp xúc với các vân trên bề mặt kia.

Số lượng và chiều cao của các vân trên bề mặt ảnh hưởng đáng kể đến lực ma sát giữa các bề mặt. Nhiệm vụ của chất bôi trơn là giữ cho các phần tử này cách xa nhau và ngăn chúng tiếp xúc với nhau, do đó làm giảm hoặc loại bỏ sự tiếp xúc và ma sát giữa kim loại với kim loại.

Nếu không có màng dầu thích hợp để ngăn cách các bề mặt kim loại, sự tiếp xúc giữa kim loại với kim loại sẽ xảy ra, các vết nứt từ hai bề mặt hàn với nhau và sau đó bị tách ra khỏi nhau do chuyển động của các bề mặt trượt vào nhau, gây ra sự kết dính và mài mòn (cắt). Trong trường hợp nghiêm trọng, hai mảnh kim loại có thể hàn và dính vào nhau.

Nếu màng dầu đủ để ngăn cách các bề mặt nhưng có độ nhớt quá cao so với tốc độ của bề mặt chuyển động, thì một số lực cản hoặc lực cản bên trong chất lỏng (ma sát chất lỏng) sẽ xảy ra. Điều này có thể được coi là ma sát gây ra bởi các lớp dầu bị ép trượt qua nhau.

Dầu mỡ bôi trơn giảm ma sát bề mặt

Giảm ma sát bè mặt bằng cách sử dụng dầu mỡ bôi trơn là cách làm phổ biến nhất hiện nay. Công ty CP Mai An Đức chuyên cung cấp các loại dầu mỡ bôi trơn trong các ngành công nghiệp, vận tải, hàng hải

DẦU NHỚT CÔNG NGHIỆP

DẦU NHỚT VẬN TẢI

DẦU NHỚT HÀNG HẢI

MỠ BÔI TRƠN

Thông tin liên hệ:

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.