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没你想的那么简单,机械润滑有三种状态

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浏览: 发布日期:2019-3-10 20:52:34 字体调整:【

润滑是设备维护保养中经常遇到的问题,但是到底什么是润滑?说到润滑,我们脑子里出现的场景也许只是把油或者油脂涂到机械摩擦面,减少摩擦。虽然这个概念没错,但只是润滑的一个方面。

 
许多物质可以用于润滑,最常见的是润滑油(液态油)和润滑脂(常温下一般是膏状),润滑脂和润滑油相比较稠,是因为润滑脂在润滑油的基础上使用了稠化剂。用于润滑的油类可以是取自石油的矿物油,也可以是人工化学合成的油类,还有植物油、动物油也可以作为润滑油。
 
现在用的润滑油、润滑脂主要是来自于石油或者合成油,在没有加入添加剂和稠化剂之前的油我们称为基础油,是润滑油的主要成分。基础油本身已经具有润滑性,但是为了优化基础油的总体性能,我们又加入一些添加剂。矿物油可以满足普通的工业润滑要求,因此目前的油品90%以上都是基于矿物油。合成油的性能更好,使用植物油则主要出于环保考虑。
 
添加剂可以优化基础油的性能,对不好的性质进行抑制,增强有利的性能,甚至赋予基础油一些新性能。但是添加剂不是越多越好,因为添加剂属于化学物质,各种添加剂之间要在类别和比例上搭配合理才能起到预期的效果。此外,添加剂的数量还要考虑使用的场合,例如汽车发动机的润滑油(机油)需要较好的清净分散作用,清除发动机里的积碳和烟灰,重负荷机械使用的润滑油里则可能加入了极压添加剂,以增加抗磨能力。
 
润滑的作用
 
降低摩擦是润滑油的主要目的之一,但是除了减磨,润滑油还有其他作用,例如润滑油膜可以防锈、防止金属被腐蚀。润滑油还能起到清洁作用,设备内部的杂质就像我们身体里的毒素一样,从油里携带着经过滤芯除掉。冷却作用:金属间摩擦生热,润滑油流经金属表面带走热量。
 
润滑的三种状态
 
润滑有三种状态:全膜润滑、边界润滑、混合润滑。它们是三种不同状态,但是都依靠润滑油来润滑抗磨。
 
1、全膜润滑
 
全膜润滑,又分为两种流体动力润滑和弹性流体动力润滑。流体动力润滑是指:两个做相对运动的滑动摩擦面,用借助于相对速度而产生的一层流体润滑膜将两个摩擦面完全隔开,避免它们直接接触发生干摩擦和磨损。弹性流体动力润滑和流体动力润滑类似,也是靠一层流体润滑膜把接触面分隔开。不同之处在于接触面之间的相对运动是滚动,形成的全膜润滑膜承受的压力大于流体动力润滑,产生的润滑分隔膜比流体动力润滑状态下的薄一些。
 
哪怕加工精度很高的金属,表面都不是纯平光滑的,在显微镜下,我们可以看到金属表面其实是坑坑洼洼的。毛刺是我们肉眼已经能发现的突起,而显微镜下那些较高的金属凸起部分是一些峰点,肉眼难以看到,但是对于润滑却很重要。为了达到全膜润滑,润滑膜的厚度必须要超过这些峰点的高度,把它们完全分隔开,才能避免两个接触面之间的峰点接触。能实现全膜润滑,是最好的润滑状态,对机械的接触面能实现最有效的保护。
 
2、边界润滑
 
虽然全膜润滑很理想,但是有些情况却不一定能形成完整的润滑膜,例如机器频繁启停、有冲击性负荷、速度、负荷因素不足以形成全膜润滑等情况,这些情况会造成边界润滑。能形成完整的润滑膜固然好,但是当条件不够、不能形成完整润滑膜或者润滑油膜变薄(在高温下),就发生液体摩擦过渡到干摩擦(摩擦面之间直接接触)过程之前的临界状态,就是边界润滑。因此,在结合机械的构造和使用情况,有些设备就要求使用极压型润滑油,里面含有极压添加剂,或者抗磨剂,当不能实现全膜润滑,出现边界润滑的时候,这些添加剂发挥作用保护机械表面。这类添加剂能吸附在金属表面,形成一层保护层,达到避免金属磨损的目的。当发生边界润滑时,全靠极压添加剂来保护金属表面。比起全膜润滑,边界润滑时产生的润滑膜摩擦较大,产生的热量也较多,但是避免了完全的干摩擦。
 
边界膜的作用,实际上是由油性剂部分的活性基在金属表面产生物理吸附和化学吸附,形成牢固的油膜,从而保证润滑。如果摩擦副上的负荷较大,同时,还由于表面不平,凸峰处压力很大,膜的强度小于滑动接触处的摩擦力时,便会导致边界膜的破裂,产生金属直接接触。
 
一般来说,机械滑动面的润滑状态,不只在单平面上形成油膜,成为理想的流体润滑状态,甚至还可看到微小的薄的油膜情况。而且好考虑到机械表面的加工精度,表面凸凹的影响,仍有部分直接接触的实际状态,其接触部位发生极高的压强,这部分金属发塑性流动。这时,润滑油夹在两金属表面之间,润滑油的油膜就会变薄,并在压力很高的地方发生油膜破裂的现象,结果从流体润滑状态变为弹性流体润滑状态成混合润滑状态.进一步则转向边界润滑。
 
典型膜厚1-50nm,润滑剂的流体润滑作用减少,甚至完全不起作用,载荷几乎全部通过微凸体及润滑剂和表面间相互作用生成的边界润滑膜来承受。
 
3、混合润滑
 

混合润滑状态是指混有全膜润滑和边界润滑的情况。前面我们提到,金属表面的峰点如果较高,高于润滑油膜时,就会互相接触。混合润滑中,虽然大部分的区域处于全膜润滑,当这些峰点接触时,会出现局部的边界润滑。



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