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電話：0769-87988815潤滑的分類
用潤滑劑來隔開摩擦表面，防止它們直接接觸，就是通常所說的“機(jī)械的潤滑”。根據(jù)潤滑油在摩擦表面上所形成潤滑膜層的狀態(tài)和性質(zhì)，潤滑分為流體潤滑和邊界潤滑兩大類型。
（1) 流體潤滑 流體潤滑又稱液體潤滑，它是在摩擦副的摩擦面被一層具有一定厚度并可以流動的流體層隔開時的潤滑。此時摩擦面間的流體層，稱為流體潤滑的潤滑膜層。
流體潤滑膜層具有三個特點： 一是具有流動性，可以流動，摩擦阻力小，但容易流失；二是具有一定的流體壓力，可起到平衡外載負(fù)荷的作用；三是流體層需達(dá)到一定的厚度，保證摩擦面間的微凸體相互之間不發(fā)生接觸。
流體潤滑的摩擦系數(shù)很小，在0. 001~0.01 之間，磨損也非常低，是潤滑中一種最理想的狀態(tài)。其缺點是流動液體層的形成較困難，需特定的條件，同時所形成的流體層易于流失，承受負(fù)荷的能力有限。
流體潤滑根據(jù)流體潤滑膜產(chǎn)生的方式，分為流體靜壓潤滑、流體動壓潤滑及彈性流體動壓潤滑三種類型。
①流體靜壓潤滑。通過外部油泵提供的壓力實現(xiàn)流體潤滑的方式稱為流體靜壓潤滑。潤滑中，油品在高壓油泵的作用下通過油路輸送到軸承底部的油腔中，利用油的壓力和流動的沖力將支承的軸頂起，以此形成軸與軸套之間的流體油層。由于這種潤滑油層的形成與軸承的運轉(zhuǎn)狀況無關(guān)，無論軸承的轉(zhuǎn)速高或低，即使在靜止?fàn)顟B(tài)時也可以保證摩擦面上有著足夠厚度的流動油層，因而稱之為流體靜壓潤滑。這種潤滑方式的缺點是設(shè)備昂貴、復(fù)雜。
②流體動壓潤滑。通過軸承的轉(zhuǎn)動或摩擦面在櫻形間隙中的滑動而產(chǎn)生油壓自動形成流體油膜的方式叫做流體動壓潤滑。流體動壓潤滑廣泛應(yīng)用干滑動軸承和高速滑動摩擦部件之中，是機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用最普遍的潤滑方式。
滑動軸承在運轉(zhuǎn)過程中，由于軸和軸套間隙中潤滑油受到高速轉(zhuǎn)動軸的摩擦力作用，隨同軸一起轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動中油進(jìn)入軸承底部相接觸的摩擦區(qū)域時，由于軸與軸套間呈楔形間隙，油流通道變小，使油受到擠壓，因而產(chǎn)生油壓。油壓的產(chǎn)生使軸受到一個向上的作用力，當(dāng)軸承的轉(zhuǎn)速足夠高，產(chǎn)生的油壓達(dá)到一定值時，就可以將鈾拾起，在摩擦面間形成一層流動的油層。
③彈性流體動壓潤滑。彈性流體動壓潤滑是一種比較復(fù)雜的情況，它是在流動油層已存在的前提下，摩擦面對油層擠壓并伴隨著金屬表面和潤滑油性質(zhì)發(fā)生變化的過程。彈性流體動壓潤滑主要存在于齒輪和滾動軸承的潤滑中。在齒輪和滾動軸承中，摩擦件的運動方式及摩擦面的接觸方式同滑動軸承完全不同。滑動軸承中摩擦件的相對運動和摩擦面的接觸都是滑動的方式。而在齒輪部件和滾動軸承中，摩擦副的運動方式是一個摩擦件相對干另一個摩擦件的滾動，摩擦面的接觸是從分離到接觸，接觸后再分離的“離合”過程。在這個“離合”過程中，如果摩擦部位存在著潤滑油，則會形成對油的擠壓。由于在接觸點上負(fù)荷壓力的作用會使金屬面產(chǎn)生形變，接觸面積增大，同時油受到擠壓而使得黏度增大，變得黏稠，因此在機(jī)械高速運轉(zhuǎn)的摩擦過程中，則往往在潤滑油尚未從摩擦面完全擠出的瞬間，就已經(jīng)完成了一個 “離合”擠壓的過程，摩擦面上仍保持著一層呈流體狀態(tài)的油層。
流體潤滑膜的形成與油品的性質(zhì)關(guān)系密切，從以上幾種流體潤滑膜形成過程的討論可以看出，流體油膜形成的起因是流體油壓的產(chǎn)生，而油壓的產(chǎn)生則與流體在摩擦面上的流動阻力的大小，即油品的黏牲有關(guān)。試驗證明，油品的黏度越大，油品越黏稠，在摩擦面保持流體潤滑層的能力就越強(qiáng)。因此，在大負(fù)荷尤其是低轉(zhuǎn)速形成流體潤滑膜困難的條件下，應(yīng)盡量選用黏度大的油品，而在小負(fù)荷、高轉(zhuǎn)速的條件下，則可使用低黏度的潤滑油。
(2) 邊界潤滑 摩擦表面被一層極薄的(約0，01μm)、呈非流動狀態(tài)的潤滑膜隔開時的潤滑稱為邊界潤滑。與流體潤滑相比，邊界潤滑中的潤滑膜層呈非流動狀態(tài)，能穩(wěn)定地保持在摩擦表面，它的形成不需要類似流體潤滑的種種條件，并具有很高的承受負(fù)荷的能力。因而在機(jī)械潤滑中也得到了廣泛的應(yīng)用。在所有難以形成流體潤滑的摩擦機(jī)件上，潤滑形式往往是邊界潤滑。
在邊界潤滑狀態(tài)下，摩擦力要比流體潤滑狀態(tài)大得多，摩擦表面的金屬凹凸點的邊界可能發(fā)生直接接觸，液體的潤滑已不完全是由它的黏度起作用，而主要是靠往潤滑劑中加人某些活性化合物。這些化合物能與摩擦表面的金屬起物理或化學(xué)作用而在凸點峰頂處形成邊界膜，正是這層邊界膜起到主要的潤滑作用。如果只靠提高所用潤滑油的黏度，是不能適應(yīng)邊界潤滑狀態(tài)要求的。
邊界潤滑是一類相當(dāng)普遍的潤滑狀態(tài)，如汽缸與活塞環(huán)、凸輪與挺桿等處都可能處于邊界潤滑狀態(tài)。在一般情況下，邊界潤滑的摩擦系數(shù)小于0.1，高于流體潤滑而低于干摩擦。所以，相對干摩擦來說，邊界潤滑能有效地減少機(jī)器零件的磨損，延長使用壽命，較大幅度地提高承載能力，擴(kuò)大使用范圍。
邊界潤滑根據(jù)潤滑膜的性質(zhì)和形成的原理不同，分為吸附膜邊界潤滑和反應(yīng)膜邊界潤滑兩種。其中，吸附膜又可劃分為物理吸附膜和化學(xué)反應(yīng)膜。對于在高溫高壓下形成的反應(yīng)膜邊界潤滑(即條件最苛刻的邊界潤滑），也稱為“極壓潤滑”?，F(xiàn)將吸附邊界潤滑膜和反應(yīng)邊界潤滑膜的形成和特點介紹如下。
①吸附膜邊界潤滑。依靠金屬表面的吸附作用所形成的潤滑油膜層稱為邊界吸附膜。吸附膜由于吸附在金屬表面，已失去流動佳，因而能穩(wěn)定地保持在金屬摩擦件的表面。
邊界吸附潤滑膜在重負(fù)荷、低轉(zhuǎn)速或低滑動速度的摩擦部件上部能夠保持穩(wěn)定，起到比流體潤滑膜更為穩(wěn)定和可靠的潤滑作用。當(dāng)機(jī)械的轉(zhuǎn)速很低、負(fù)荷很高，使得摩擦面間的流動油層受到破壞，被擠壓出去時，金屬面上所吸附的油層往往還能保持，起到潤滑的作用。一般情況下，邊界吸附膜的厚度為0. 1~1μm，僅為流體潤滑膜層的1%左右，其摩擦系數(shù)數(shù)約為干摩擦的1/10。在機(jī)械設(shè)備的潤滑中，例如發(fā)動機(jī)中汽缸與活塞環(huán)、凸輪與挺桿以及重負(fù)荷齒輪的潤滑，同時也包括各類摩擦部件在啟動瞬間的潤滑，往往處于吸附膜邊界潤滑狀態(tài)。
金屬表面邊界吸附膜依靠金屬晶格分子對油分子的吸附而形成，通常，金屬晶格的引力場可使金屬表面形成數(shù)十到數(shù)百層的油分子吸附層。這種引力場對油品中的極性分子有著更強(qiáng)的吸附作用?，F(xiàn)代研究表明，金屬面上的吸附膜是一種由多層分子定向排列的層狀結(jié)構(gòu)。與金屬表面接觸的分子，其極性端吸附于金屬的表面晶格，非極性端則朝向著外部，和相鄰分子的非極性端相連，而相鄰分子朝外的極性端又與更外一層分子的極性端相連，直至金屬力場的衰減不能再吸附油品分子為止，以此構(gòu)成分子層與層之間的定向排列。這種定向的排列與吸附分子的極性有密切關(guān)系。通常，極性強(qiáng)的分子有利于分子層之間排列結(jié)構(gòu)的牢固結(jié)合和減緩金屬引力場的衰減，從而增大吸附膜的強(qiáng)度和厚度。
由于吸附膜邊界潤滑時，摩擦發(fā)生在吸附膜內(nèi)部分子層與層之間，因此，其油膜的性質(zhì)與油品的黏度無關(guān)，而取決于吸附分子的極性。潤滑油的這種在金屬表面形成邊界吸附潤滑膜的性質(zhì)通常稱為’'油性”。它與油品中極性分子的極性、相對分子質(zhì)量以及含量有關(guān)。而這些極性分子往往就是為提高油性而加入的酷類結(jié)構(gòu)的油性添加劑。
吸附膜的油膜強(qiáng)度優(yōu)于流體油膜，但在更高的負(fù)荷和高溫條件時，它也會失效。這些通過分子吸附作用而形成的膜層，具有吸附的可逆性，低溫時可形成較穩(wěn)定的吸附層，而在高溫時則會發(fā)生解吸現(xiàn)象。據(jù)研究，金屬表面的各類吸附膜能保持的溫度通常不超過200~250℃。因此，在高溫的工作條件下，或者是在一些會產(chǎn)生大量摩擦熱量的極高負(fù)荷的部件中，僅依靠潤滑油的黏度和油性則是不夠的，這時還需要潤滑油具有極壓潤滑的性質(zhì)，通過金屬表面的化學(xué)反應(yīng)膜層實現(xiàn)潤滑。
②化學(xué)反應(yīng)膜邊界潤滑。即使是高強(qiáng)度的吸附膜，在溫度超過200~250℃時也會失效。同時，潤滑油在這樣的高溫下還會發(fā)生氧化反應(yīng)。因此，在高溫、高壓的苛刻條件下，就需要考慮采用其他的方式來實現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的潤滑。為解決這個問題，一個有效的方法就是采用極壓潤滑，也就是在摩擦表面形成化學(xué)反應(yīng)邊界潤滑膜。
a. 化學(xué)反應(yīng)膜的生成?；瘜W(xué)反應(yīng)邊界潤滑膜的形成依賴于油品中的極壓添加劑，即含有硫、磷和氯等元素的有機(jī)化合物(如硫化烯烴、亞磷酸二正丁酚和氯化石蠟等)。這些化合物在高溫、高壓工作條件下，在相互滑動的摩擦表面上，由于摩擦面上微凸體在高負(fù)荷下的大面積接觸，摩擦熱量聚集，因而在摩擦面接觸點區(qū)域出現(xiàn)高溫，使這些有機(jī)化合物分解出活性元素，與金屬表面起化學(xué)反應(yīng)，從而生成相應(yīng)的金屬化合物，例如硫化鐵、氯化鐵等，這層通過反應(yīng)生成的化合物膜層被稱為邊界潤滑反應(yīng)膜。
極壓潤滑中形成的邊界反應(yīng)膜可在高溫下穩(wěn)定地存在，即使在摩擦過程中會出現(xiàn)部分損耗，也能有新的成分及時生成，因而總能在摩擦面上始終保持有一層反應(yīng)膜潤滑層，保證高溫高壓苛刻條件下可靠的潤滑。
b. 化學(xué)反應(yīng)膜的特點. 反應(yīng)膜形成和穩(wěn)定保持的溫度可達(dá)數(shù)百度至上千度。與邊界吸附醛相類似，邊界叵應(yīng)脧也具有較低的抗剪切阻力. 井能承受更高的載荷。這類由添加劑與金目生成的氏化物、美化物、氣化物薄膜，具有比金屬低得多的硬度和剪切強(qiáng)度，并且熔點較低，還可在摩擦過程中的高溫高壓下產(chǎn)生部分變形流動，對表面起到化學(xué)拋光作用，使臣擦表面更加光滑，使單位面積承受載荷下降，這些對表面的潤滑效果都起到一定的改善作用，隊而使摩擦副的摩擦阻力降低，材料的磨損減小。
化學(xué)反應(yīng)膜比吸附膜穩(wěn)定得多。它的摩擦系數(shù)與膜的抗剪切強(qiáng)度有關(guān)，當(dāng)抗剪切強(qiáng)度低時，摩擦系數(shù)也低，通常摩擦系數(shù)為0. 1~0.25，反應(yīng)膜要能在重載、高速、高沮情況下保證有效的邊界潤滑，就應(yīng)具有一定的厚度，一般要求反應(yīng)膜的厚度為一至數(shù)十納米，曾記錄致厚度為100nm 的硫化鐵膜。
極壓添加劑能在金屬表面產(chǎn)生低熔點反應(yīng)膜已為實踐所證明. 研究者曾在使用含硫、含氯潤滑油的汽車準(zhǔn)雙曲面齒輪表面上發(fā)現(xiàn)了硫化鐵及氯化鐵的存在。
除了含硫、磷和氯的有機(jī)物外，還可來用含氟和氮等元寒的有機(jī)物作極壓添加劑，此外，有機(jī)金屬化合物如環(huán)烷酸鉛、二烷基二硫代磷酸鋅等也可用來作極壓添加劑。
極壓反應(yīng)膜比吸附膜穩(wěn)定，適用于重載和高溫下的潤滑. 但由于其形成的溫度高，低溫下發(fā)揮不了作用，因而不適合于較低溫度下的潤滑。另外，反應(yīng)膜在形成時，添加劑反應(yīng)能力也不能過強(qiáng)，否則會加快材料的損耗而造成腐蝕。
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