潤滑是設備維護保養中經(jīng)常遇到的問(wèn)題,但是到底什么是潤滑?說(shuō)到潤滑,我們腦子里出現的場(chǎng)景也許只是把油或者油脂涂到機械摩擦面,減少摩擦。雖然這個(gè)概念沒(méi)錯,但只是潤滑的一個(gè)方面。
許多物質(zhì)可以用于潤滑,最常見(jiàn)的是潤滑油(液態(tài)油)和潤滑脂(常溫下一般是膏狀),潤滑脂和潤滑油相比較稠,是因為潤滑脂在潤滑油的基礎上使用了稠化劑。用于潤滑的油類(lèi)可以是取自石油的礦物油,也可以是人工化學(xué)合成的油類(lèi),還有植物油、動(dòng)物油也可以作為潤滑油。
現在用的潤滑油、潤滑脂主要是來(lái)自于石油或者合成油,在沒(méi)有加入添加劑和稠化劑之前的油我們稱(chēng)為基礎油,是潤滑油的主要成分;A油本身已經(jīng)具有潤滑性,但是為了優(yōu)化基礎油的總體性能,我們又加入一些添加劑。礦物油可以滿(mǎn)足普通的工業(yè)潤滑要求,因此目前的油品90%以上都是基于礦物油。合成油的性能更好,使用植物油則主要出于環(huán)?紤]。
添加劑可以?xún)?yōu)化基礎油的性能,對不好的性質(zhì)進(jìn)行抑制,增強有利的性能,甚至賦予基礎油一些新性能。但是添加劑不是越多越好,因為添加劑屬于化學(xué)物質(zhì),各種添加劑之間要在類(lèi)別和比例上搭配合理才能起到預期的效果。此外,添加劑的數量還要考慮使用的場(chǎng)合,例如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機的潤滑油(機油)需要較好的清凈分散作用,清除發(fā)動(dòng)機里的積碳和煙灰,重負荷機械使用的潤滑油里則可能加入了極壓添加劑,以增加抗磨能力。
潤滑的作用
降低摩擦是潤滑油的主要目的之一,但是除了減磨,潤滑油還有其他作用,例如潤滑油膜可以防銹、防止金屬被腐蝕。潤滑油還能起到清潔作用,設備內部的雜質(zhì)就像我們身體里的毒素一樣,從油里攜帶著(zhù)經(jīng)過(guò)濾芯除掉。冷卻作用:金屬間摩擦生熱,潤滑油流經(jīng)金屬表面帶走熱量。
潤滑的三種狀態(tài)
潤滑有三種狀態(tài):全膜潤滑、邊界潤滑、混合潤滑。它們是三種不同狀態(tài),但是都依靠潤滑油來(lái)潤滑抗磨。
1、全膜潤滑
全膜潤滑,又分為兩種流體動(dòng)力潤滑和彈性流體動(dòng)力潤滑。流體動(dòng)力潤滑是指:兩個(gè)做相對運動(dòng)的滑動(dòng)摩擦面,用借助于相對速度而產(chǎn)生的一層流體潤滑膜將兩個(gè)摩擦面完全隔開(kāi),避免它們直接接觸發(fā)生干摩擦和磨損。彈性流體動(dòng)力潤滑和流體動(dòng)力潤滑類(lèi)似,也是靠一層流體潤滑膜把接觸面分隔開(kāi)。不同之處在于接觸面之間的相對運動(dòng)是滾動(dòng),形成的全膜潤滑膜承受的壓力大于流體動(dòng)力潤滑,產(chǎn)生的潤滑分隔膜比流體動(dòng)力潤滑狀態(tài)下的薄一些。
哪怕加工精度很高的金屬,表面都不是純平光滑的,在顯微鏡下,我們可以看到金屬表面其實(shí)是坑坑洼洼的。毛刺是我們肉眼已經(jīng)能發(fā)現的突起,而顯微鏡下那些較高的金屬凸起部分是一些峰點(diǎn),肉眼難以看到,但是對于潤滑卻很重要。為了達到全膜潤滑,潤滑膜的厚度必須要超過(guò)這些峰點(diǎn)的高度,把它們完全分隔開(kāi),才能避免兩個(gè)接觸面之間的峰點(diǎn)接觸。能實(shí)現全膜潤滑,是最好的潤滑狀態(tài),對機械的接觸面能實(shí)現最有效的保護。
2、邊界潤滑
雖然全膜潤滑很理想,但是有些情況卻不一定能形成完整的潤滑膜,例如機器頻繁啟停、有沖擊性負荷、速度、負荷因素不足以形成全膜潤滑等情況,這些情況會(huì )造成邊界潤滑。能形成完整的潤滑膜固然好,但是當條件不夠、不能形成完整潤滑膜或者潤滑油膜變。ㄔ诟邷叵拢,就發(fā)生液體摩擦過(guò)渡到干摩擦(摩擦面之間直接接觸)過(guò)程之前的臨界狀態(tài),就是邊界潤滑。因此,在結合機械的構造和使用情況,有些設備就要求使用極壓型潤滑油,里面含有極壓添加劑,或者抗磨劑,當不能實(shí)現全膜潤滑,出現邊界潤滑的時(shí)候,這些添加劑發(fā)揮作用保護機械表面。這類(lèi)添加劑能吸附在金屬表面,形成一層保護層,達到避免金屬磨損的目的。當發(fā)生邊界潤滑時(shí),全靠極壓添加劑來(lái)保護金屬表面。比起全膜潤滑,邊界潤滑時(shí)產(chǎn)生的潤滑膜摩擦較大,產(chǎn)生的熱量也較多,但是避免了完全的干摩擦。
邊界膜的作用,實(shí)際上是由油性劑部分的活性基在金屬表面產(chǎn)生物理吸附和化學(xué)吸附,形成牢固的油膜,從而保證潤滑。如果摩擦副上的負荷較大,同時(shí),還由于表面不平,凸峰處壓力很大,膜的強度小于滑動(dòng)接觸處的摩擦力時(shí),便會(huì )導致邊界膜的破裂,產(chǎn)生金屬直接接觸。
一般來(lái)說(shuō),機械滑動(dòng)面的潤滑狀態(tài),不只在單平面上形成油膜,成為理想的流體潤滑狀態(tài),甚至還可看到微小的薄的油膜情況。而且好考慮到機械表面的加工精度,表面凸凹的影響,仍有部分直接接觸的實(shí)際狀態(tài),其接觸部位發(fā)生極高的壓強,這部分金屬發(fā)塑性流動(dòng)。這時(shí),潤滑油夾在兩金屬表面之間,潤滑油的油膜就會(huì )變薄,并在壓力很高的地方發(fā)生油膜破裂的現象,結果從流體潤滑狀態(tài)變?yōu)閺椥粤黧w潤滑狀態(tài)成混合潤滑狀態(tài).進(jìn)一步則轉向邊界潤滑。
典型膜厚1-50nm,潤滑劑的流體潤滑作用減少,甚至完全不起作用,載荷幾乎全部通過(guò)微凸體及潤滑劑和表面間相互作用生成的邊界潤滑膜來(lái)承受。
3、混合潤滑
混合潤滑狀態(tài)是指混有全膜潤滑和邊界潤滑的情況。前面我們提到,金屬表面的峰點(diǎn)如果較高,高于潤滑油膜時(shí),就會(huì )互相接觸;旌蠞櫥,雖然大部分的區域處于全膜潤滑,當這些峰點(diǎn)接觸時(shí),會(huì )出現局部的邊界潤滑。