Кривая Штрибека

02.04.2026
Инженерные термины и определения

Кривая Штрибека — графическая зависимость коэффициента трения от параметра смазки, описывающая переход между тремя режимами: граничным, смешанным и гидродинамическим. Диаграмма, установленная немецким исследователем Рихардом Штрибеком в 1902 году, остаётся базовым инструментом трибологии для выбора смазки и проектирования подшипников скольжения. Рассмотрим устройство кривой, параметры каждого режима и практическое применение.

Что такое кривая Штрибека

Кривая Штрибека показывает, как коэффициент трения μ в смазанном контакте зависит от безразмерного параметра, объединяющего вязкость смазки, скорость движения и нагрузку. Этот параметр называют числом Герси (Hersey number):

G = η · N / p

где η — динамическая вязкость смазки, Па·с; N — скорость вращения (скольжения); p — удельная нагрузка на подшипник, Па.

При малых значениях G (низкая скорость, высокая нагрузка, малая вязкость) преобладает контакт микронеровностей поверхностей — трение велико. По мере роста G смазочный слой утолщается, трение падает до минимума, а затем вновь возрастает из-за вязкостного сопротивления жидкости.

Три режима смазки на кривой Штрибека

Граничная смазка

Толщина смазочной плёнки значительно меньше высоты микронеровностей поверхностей. Нагрузка передаётся через контакт выступов (асперитей). Коэффициент трения определяется свойствами граничных плёнок и присадок, а не объёмной вязкостью масла. Типичные значения: μ ≈ 0,08–0,15. Износ максимален.

Смешанная (полужидкостная) смазка

С ростом параметра G гидродинамическое давление начинает частично разделять поверхности. Нагрузку несут одновременно контактирующие микронеровности и слой смазки. Коэффициент трения быстро снижается — это самый крутой участок кривой. Значения: μ ≈ 0,02–0,08.

Гидродинамическая (жидкостная) смазка

Поверхности полностью разделены слоем смазки. Контакт асперитей отсутствует, износ практически равен нулю. Трение определяется вязкостью жидкости. Точка минимума μ на кривой — переход от смешанного к гидродинамическому режиму. Далее μ плавно растёт из-за внутреннего трения в масляном слое. Значения: μ ≈ 0,001–0,01.

Параметр λ и границы режимов смазки

Для количественного разграничения режимов используют безразмерный параметр λ — отношение толщины масляной плёнки h к суммарной среднеквадратичной шероховатости контактирующих поверхностей:

λ = h / √(R_q1² + R_q2²)

Параметр λ	Режим смазки	Контакт поверхностей	μ (порядок)
< 1	Граничная	Полный контакт асперитей	0,08–0,15
1–3	Смешанная	Частичный контакт	0,02–0,08
> 3	Гидродинамическая	Полное разделение	0,001–0,01

Как перейти в режим гидродинамической смазки

Для обеспечения полного разделения поверхностей (жидкостного трения) необходимо увеличить параметр G. На практике это достигается тремя способами:

Повысить вязкость смазки — выбрать масло с более высоким классом вязкости. Однако чрезмерная вязкость увеличивает потери на внутреннее трение в жидкости.
Увеличить скорость вращения — при росте частоты вращения вала масляный клин утолщается. Именно поэтому подшипники скольжения турбин работают в гидродинамическом режиме.
Снизить удельную нагрузку — увеличить опорную площадь подшипника или перераспределить нагрузку между несколькими опорами.

Дополнительно на положение кривой влияет шероховатость поверхностей: чем она ниже, тем меньшая скорость требуется для перехода в гидродинамический режим. Этим объясняется эффект приработки (run-in), при которой начальный износ сглаживает микронеровности и снижает трение.

Применение кривой Штрибека для подшипников скольжения

Подшипники коленчатого вала ДВС — при рабочих оборотах работают в гидродинамическом режиме; при пуске и остановке переходят в граничный, что определяет требования к противоизносным присадкам масла.
Турбинные опоры — высокие обороты обеспечивают устойчивый жидкостный режим; расчёт масляного клина ведётся по уравнению Рейнольдса.
Направляющие станков — малые скорости подачи удерживают пару трения в граничном режиме; используются масла с противозадирными присадками EP.
Цилиндро-поршневая группа — режим меняется по ходу хода поршня: вблизи мёртвых точек — граничный, в середине хода — гидродинамический.
Зубчатые передачи — в зоне контакта зубьев реализуется эластогидродинамическая смазка (частный случай гидродинамического режима при упругой деформации поверхностей).

Факторы, влияющие на форму кривой Штрибека

Вязкость масла — при увеличении вязкости кривая сдвигается влево: переход в гидродинамический режим происходит при меньших скоростях.
Нагрузка — рост нагрузки сдвигает кривую вправо и вверх: для разделения поверхностей требуется бóльшая скорость.
Шероховатость — грубые поверхности повышают порог перехода в жидкостной режим.
Температура — нагрев снижает вязкость масла, сдвигая рабочую точку влево по оси G, что может вернуть систему в смешанный режим.
Присадки — модификаторы трения и противоизносные добавки снижают коэффициент трения в граничной области, не влияя на гидродинамический участок.

Частые вопросы

Какой режим смазки оптимален для подшипника скольжения?

Гидродинамический — при нём износ практически отсутствует, а коэффициент трения минимален (μ ≈ 0,001–0,01). Проектирование подшипника направлено на обеспечение этого режима при рабочих оборотах.

Почему при пуске двигателя износ подшипников максимален?

При нулевой или низкой скорости вращения масляный клин не сформирован, и подшипник работает в граничном режиме с прямым контактом металлических поверхностей. Именно пуск и остановка являются наиболее критичными периодами: основная доля износа подшипников ДВС приходится на эти переходные режимы, когда масляная плёнка ещё не сформирована или уже разрушена.

Что такое число Герси?

Безразмерный параметр G = η·N/p, объединяющий вязкость смазки, скорость и нагрузку. Используется как аргумент на оси абсцисс кривой Штрибека для обобщённого описания условий смазки.

Чем отличается эластогидродинамическая смазка от гидродинамической?

При эластогидродинамической смазке (ЭГД) контактные давления настолько высоки, что поверхности упруго деформируются, а вязкость масла возрастает под давлением. ЭГД характерна для зубчатых передач и подшипников качения с точечным или линейным контактом.

Заключение

Кривая Штрибека — фундаментальный инструмент трибологии, позволяющий инженеру оценить режим смазки в подшипнике скольжения по трём параметрам: вязкости масла, скорости и нагрузке. Оптимальная эксплуатация узла трения предполагает работу в гидродинамическом режиме (λ > 3), при котором износ минимален. При проектировании необходимо учитывать пусковые и переходные режимы, когда система неизбежно проходит через граничную и смешанную области кривой.

Статья носит исключительно ознакомительный и справочный характер. Автор не несёт ответственности за последствия применения представленной информации без надлежащей профессиональной проверки. Для проектных решений необходимо руководствоваться действующими нормативными документами и привлекать квалифицированных специалистов.

Появились вопросы?

Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.

Задать вопрос

Подшипники SKF -15%!

Каталог 2025