Сравниваются две теории трения: общепризнанная адгезионно-деформационная и альтернативная дегезионно-деформационная, основы которой заложены Прандтлем и Дерягиным. Уточнены понятия и особенности действия адгезионных и когезионных сил межатомного притяжения. Введено понятие и уточнены особенности действия дегезионных сил межатомного отталкивания. Дегезионно-деформационная теория получила развитие и сформулированы ее основные положения. При сближении двух атомов возникает адгезионное притяжение, переходящее затем в когезионную связь, а затем в дегезионное отталкивание (зависимость Леннарда-Джонса). Адгезионное притяжение возникает также между веществами, содержащими поляризованные молекулы (поверхностно-активные вещества). При сжатии твердых тел атомы одного тела вдавливаются в межатомные промежутки другого, образуя потенциальные барьеры - атомно-молекулярную шероховатость, создающую сопротивление тангенциальному смещению тел. При этом между атомами, как между одноименными полюсами магнита, возникают силы отталкивания, которые, достигнув точки неустойчивого равновесия (точки бифуркации), могут моментально смениться силами когезионного притяжения. При трении инверсия (смена) сил с образованием новых соединений наблюдается редко, поскольку давление бифуркации (разветвления процессов) у большинства пар веществ выше предела пластичности. Силы трения твердых тел возникают в результате зацепления неровностей атомно-молекулярной шероховатости на пятнах действительного контакта. Пропорциональность силы трения нормальному усилию (закон Кулона) обеспечивается, во-первых, пропорциональным увеличением высоты потенциальных барьеров атомарной шероховатости, во-вторых, увеличением площади пятен действительного контакта за счет пластической или упругой деформации. Реальное давление в условиях объемного сжатия в зонах действительного контакта твердых тел даже при сверхнизких нагрузках настолько высоко, что при сдвиге происходит не перескок частиц из одной потенциальной впадины в другую, а срез участков поверхности. Срезанные частицы износа ведут себя как твердые тела, прессуются в твердые конгломераты и царапают поверхности. Сила сухого трения определяется контактным давлением, прочностью конгломератов, являющихся фрагментами интерслоя, прочностью связей фрагментов интерслоя между собой и с поверхностями трения. При жидкостном трении молекулы движутся в безбарьерном, но неравномерном поле когезионных сил, что определяет отсутствие трения покоя и зависимость сил трения от скорости течения (закон Ньютона), в отличие от трения в газах, возникающего в результате столкновения свободно движущихся молекул (закон Максвелла). Жидкости, в составе которых нет поляризованных молекул, выдавливаются из зоны трения и не влияют на силу трения. Если смазочная жидкость содержит поверхностно-активные вещества, то сила трения может изменяться от максимальной твердотельной до минимальной жидкостной в зависимости от вязкости, содержания поверхностно-активных веществ, давления, площади контакта, скоростей скольжения и качения (зависимость Штрибека).
Two friction theories are compared: generally recognized adhesion deformation theory and alternative dehision deformation theory, founded by Prandtl and Deryagin. Concepts and peculiarities of effect of adhesion and cohesion forces of interatomic attraction are clarified. The concept of dehesion forces of interatomic repulsion is instroduced; their features are specified. Dehision deformation theory basic provisions are as follows: Compression of solid bodies results in occurrence of the interatomic repulsion forces, which after reaching the unstable equilibrium point (bifurcation point) can be instantaneously replaced with the cohesion attraction forces. Inversion (replacement) of forces forming new compounds are rare during friction, as bifurcation pressure (processes splitting) in the most pairs of substance is higher than the plasticity limit. Friction forces of solid bodies result from engagement of irregularities of the atomic-molecular roughness at the spots of actual contact. The proportionality of friction force to the normal force (Coulomb’s law) is ensured by increase of the depth of engagement of the atomic roughness, and by increase of the area of spots of actual contact. Displacement results in the cut-out of the contact surface areas. The cut-out particles of wear and tear act as the solid bodies; the particles are pressed in solid conglomerates and scratch the surfaces. Dry friction force is determined by the contact pressure, by the interlayer fragments strength, and by the strength of their links between each other and with the friction surfaces. In case of liquid friction, molecules are moved in a barrier-free irregular field of cohesion forces, thereby determining absence of friction of rest and dependence of friction forces on the flow velocity (Newton’s law), in contrast to gas friction resulting from collision of the freely moving molecules (Maxwell’s law). Liquids, which do not include polarized molecules, are pressed out of the friction area and do not affect the friction force. If lubricant includes SAS, then the friction force can change from maximum solid to minimum liquid depending on viscosity, SAS content, pressure, contact area, and slide-to-roll ratio (Stribeck dependence).
The authors declare that there are no conflicts of interest present.