潤滑的(de)原理(lǐ)
2007-09-04
磨擦副在全膜(mó)潤(rùn)滑狀態下運(yùn)行(háng),這是一種理想的(de)狀況。但是,如何(hé)創造條件,采取措施來形成和滿足(zú)全膜潤滑狀態則是比(bǐ)較複雜的工作。人(rén)們長期生產實踐(jiàn)中不斷對潤滑原理進(jìn)行了探索(suǒ)和(hé)研究,有的比較成(chéng)熟,有的還正在(zài)研究。現就常見到的動壓潤滑、靜壓(yā)潤滑、動靜壓(yā)潤滑(huá)、邊界潤(rùn)滑、極壓潤滑、固體潤滑、自潤(rùn)滑(huá)等的潤滑原(yuán)理,作一簡單介紹。 1.動壓潤滑 通過軸承副軸頸的旋轉將潤滑油帶(dài)入磨擦表(biǎo)麵,由於潤滑油的黏性和油在軸承副中的楔形間隙形成的流體動力作用(yòng)而產生(shēng)油壓,即形成承載(zǎi)油膜,稱為流體動壓潤滑。流體動壓潤滑理論的假設條件是潤滑劑等黏性,即(jí)潤滑油的黏(nián)度在一定的溫度(dù)下,不隨壓力(lì)的(de)變化而改變(biàn);其次是假定了生相(xiàng)對磨擦運動的(de)表麵是剛性的,即在受載及油膜壓力作用下,不(bú)考慮其彈性變(biàn)形。在上述假定條件下,對一般非(fēi)重載(接觸壓力在15MPa)的滑動(dòng)軸承,這種假設(shè)條件接近實際情況(kuàng)。但是,在滾動(dòng)軸承和齒輪表麵接觸壓(yā)力增大至400~1500MPa時,上(shàng)述假定(dìng)條件就與實際情況不同。這(zhè)時磨擦表麵的變形可達油(yóu)膜厚度的數倍,而且潤滑的金屬磨擦表麵的彈性變形和潤滑油黏度隨壓力改變這兩個因素,來研究和計(jì)算油膜形成的規律及厚度、油膜截麵形狀(zhuàng)和油膜內的壓力分布更為切合實際(jì)這種潤滑就稱為(wéi)彈性流(liú)體動壓(yā)潤(rùn)滑。 2.靜壓潤滑 通過一套高壓的液壓供油係統,將具有一定壓力的潤滑油以過節流阻(zǔ)尼器,強行供到運動副磨擦表麵的間隙中(如在靜壓滑動軸承的間隙中、平麵靜壓滑動導軌的間隙中、靜(jìng)壓(yā)絲杆的間(jiān)隙中等)。磨擦(cā)表麵在尚未開始運動之前,就被高壓油分隔開,強製(zhì)形成油膜,從而保證了運動副(fù)能在承受一定工作載荷條(tiáo)件下,完全處於液體潤滑狀態,這種潤滑稱為液體靜(jìng)壓潤滑。 3.動、靜壓潤滑 隨著科學技術的發展,近年來在工業生產中出現了新型的動、靜壓(yā)潤滑的軸承。液體動(dòng)、靜壓聯合軸承充分發揮(huī)了液體動(dòng)壓軸承(chéng)和液體靜壓軸承二(èr)者的優點,克服了液體動壓軸承和液體靜壓軸承(chéng)二者的不足。主要工作原理(lǐ):當軸(zhóu)承(chéng)副在啟動或製動過程中,采用(yòng)靜壓液體(tǐ)潤滑(huá)的辦(bàn)法,將高壓(yā)潤滑油壓入軸承承載區,把軸(zhóu)勁浮起(qǐ),保證了液體潤(rùn)滑條件,從而避免(miǎn)了在啟動或製動(dòng)過(guò)程中因速度變化不能形成動壓油膜而(ér)使金屬磨擦表麵(軸頸表麵與(yǔ)軸瓦表麵(miàn))直接接觸產(chǎn)生的磨擦(cā)與磨損。當軸(zhóu)承(chéng)副進入全速穩定運轉時,可將靜壓供(gòng)油係統停止,和用動壓(yā)潤(rùn)滑供油(yóu)形成動壓油膜,仍能保持住(zhù)軸頸在(zài)軸承中的液體(tǐ)潤滑條件(jiàn)。 這樣的方法(fǎ),從理論上來講,在軸承副啟動(dòng)、運轉(zhuǎn)、製動(dòng)、正(zhèng)反轉的(de)整個過程中,完全避免了(le)半液體潤滑和邊(biān)界潤滑,成為液體潤滑。因此,磨(mó)擦係數很低,隻要克服潤滑油(yóu)黏性所具有的液體內部分子間的磨擦(cā)阻力就行。此外,磨擦表麵完全被靜(jìng)壓油膜(mó)和動壓油膜分隔(gé)開(kāi),所(suǒ)以,若情況正常,則幾乎沒(méi)有磨損產生,從而大(dà)大地延長了軸承(chéng)的工作壽命,節約(yuē)了動能消耗。 4.邊(biān)界潤滑(即邊界磨擦) 邊界潤滑是從磨擦麵間的潤滑劑分子與分子間的(de)內磨擦(即液體潤滑)過渡到磨擦表麵直接接觸之前的臨界狀態。這時(shí)磨擦界麵上存(cún)在著一層吸附的薄(báo)膜,厚度(dù)通常為0.1µm左右,具有一定的潤(rùn)滑性能。我(wǒ)們(men)稱這層薄膜為邊界膜。邊界膜的潤滑性能主要(yào)取決於磨擦表麵的性質(zhì);取決於(yú)潤滑劑中(zhōng)的油性(xìng)添加(jiā)劑、極壓(yā)添加劑對金屬磨擦表麵形成的邊界膜的結構形成,而與潤滑油口的黏度關係(xì)不大(dà)。 5.極壓潤滑 極壓潤滑是屬於邊界潤滑的一種特殊(shū)情(qíng)況,也就是磨擦副處在(zài)重(chóng)載(或高(gāo)接觸應力)、高速、高溫(wēn)條件下,潤滑油中的極壓添加劑與金屬磨(mó)擦表麵起反應生成一層化學反(fǎn)應膜,將兩磨擦表麵分隔開,並起到(dào)降低磨擦係數、減(jiǎn)緩磨損(或改變金屬表麵直接接觸的嚴重磨損),達到潤滑的作用,就稱(chēng)為極壓潤滑(huá)。 6.固(gù)體潤滑 在磨擦麵(miàn)之間放入固體粉狀物質的潤(rùn)滑劑,同樣也能起到良好的潤滑效果。在兩磨擦麵之間有固體潤滑劑,它的剪切阻力很小,稍有外力,分子間就會產生滑移。這樣就把兩磨麵之間的外磨擦(cā)轉變為固體潤滑劑分子(zǐ)間的內磨擦。固體潤(rùn)滑有兩個必要條件,首先是固體潤滑劑(jì)分子間應具有低的剪切強度,很容易(yì)產生滑移;其次是固體潤滑劑要能與磨擦麵有較強的親和力,在磨擦過程中,總是(shì)使磨擦麵上始終保持著一層固體潤滑劑,而且這一層固體潤滑劑不腐蝕磨擦表麵。一般在(zài)金屬表麵上是機械附著(zhe),但也有形成(chéng)化學結合的。具有上(shàng)述性質的固體物質很多,例如石(shí)墨、二硫化鉬,滑石粉等。 對於非層狀結構固體潤滑劑或軟金屬(shǔ)來說,主要(yào)是(shì)以其剪切力低,起(qǐ)到潤滑作用,然(rán)後使它附著在磨擦表麵形成潤滑膜。對於已(yǐ)經形成的固體潤滑膜的潤滑機理,可以按邊界潤滑機(jī)理近似的解釋其潤滑作(zuò)用。 7.自潤滑(huá) 以上(shàng)所講的幾(jǐ)種潤滑,在磨擦(cā)運動過程中,都需要向磨擦表麵間加入(rù)潤滑劑。而自潤滑則是將具有潤滑性能的固體潤滑劑粉末與其他固體材料相混合並經壓製、燒結成材,或是在多孔性材(cái)料中浸入固體潤滑劑;或是用固體潤滑劑直接壓(yā)製成材,作為磨擦表麵。這樣在整個磨擦過程中,不需要加入潤滑(huá)劑,仍能具有良好的潤(rùn)滑作用。自潤滑的機理包括(kuò)固體(tǐ)潤滑(huá)、邊界潤滑,或兩(liǎng)者皆有的情(qíng)況。例如聚四氟乙烯製品作成的壓縮(suō)機活塞環、軸瓦、軸套等都屬自潤滑,因此在這類(lèi)零件的過程中,它不需再加任何潤滑劑也能保(bǎo)持良好的潤滑作用。