润滑的类型:分为流体、边界、混合、固体膜润滑

机械摩擦副表面间的润滑类型或状态,可根据润滑膜的形成机理和特征分为以下5种。

(1)流体润滑 润滑剂加入摩擦表面间,形成连续的润滑膜,将金属表面完全分隔开,变金属接触干摩擦为液体的内摩擦,通常液态润滑剂的摩擦系数仅为0.001~0.01,只有金属直接接触时的几十分之一,磨损轻微。

根据润滑膜压力的产生方式不同又可分为:

① 流体动压润滑:这是依靠摩擦副两个滑动表面的形状,在其相对运动时形成一层具有足够压力的流体膜,使相对运动两固体表面隔开的一种润滑方式。

流体动压润滑的主要特性有以下两点:

a.流体的黏度:在流体动压润滑系统中,对运动的阻力主要来自流体的内摩擦,流体在外力作用下流动的过程中,在流体分子之间的内摩擦力,即流体膜的剪切阻力,称为黏度。

17世纪牛顿首先提出了黏性流动定律,认为黏性流体的流动是许多极薄的流体层之间的相对滑动,由于流体的黏滞性,在相互滑动的各层之间将产生切应力,也就是流体的内摩擦力,由它们将运动传递到各个相邻的流体层,使流动较快的流体层减速,而流动较慢的流体层加速,形成按一定规律变化的流速分布。

常用润滑油的动力黏度为2~400mPa·s,水的黏度(20℃)为1mPa·s,空气的黏度为0.02mPa·s。

b.楔形润滑膜:流体动压润滑的第二个主要特征是依靠运动副的两个滑动表面的几何形状在相对运动时产生收敛型流体楔,形成足够的承载压力,以承受外载荷,从而将两表面分隔开,不会互相接触,减少表面的摩擦与磨损。

② 流体静压润滑:这是利用外部的供油装置,将具有一定压力的润滑剂输送到支承的油腔内,形成具有足够静压力的流体润滑膜来承受载荷,并将表面分隔开的一种润滑状态,又称外供压润滑。

流体静压润滑的主要特点是支撑在很宽的速度范围内以及静止状态下都能承受外力作用而不发生磨损。流体静压润滑的优点有:a.启动摩擦阻力小,节能;b.使用寿命长;c.可适应较广的速度范围;d.抗振性能好;e.运动精度高;f.能适应各种不同的要求。

流体静压润滑的基本类型有两种,即定压供油系统和定量供油系统。定压供油系统供油压力恒定,压力大小由溢流阀调节,集中由一个泵向各节流器供油,再分别送入各油腔。定量供油系统各油腔的油量是恒定的,随油膜厚度变化自动调节油腔压力来适应载荷的变化。

流体静压润滑已在许多机床特别是重型机床、精密机床、高效率机床和数控机床中得到日益广泛的应用。在精密机床和测试仪器、重型机械、冶金机械、某些通用机械和液压元件中也得到了应用。

③ 弹性流体动压润滑:就是指相对运动两表面之间的摩擦和流体润滑剂膜的厚度取决于摩擦表面材料的弹性以及润滑剂在接触表面区的流变特性。现在已可应用弹性流体动压润滑理论在设计阶段计算滚动轴承、齿轮、凸轮等零件的油膜参数以及用膜厚比 λ 来判断其润滑的有效性,预测其使用寿命。此外,对于表面弹性变形量接近或大于最小油膜厚度的柔性滑动轴承,如轧钢机轴承、大型推力轴承、人工关节等,在工作中都会产生相当大的弹性变形,也可用弹性流体动压润滑理论来解决其润滑问题。

(2)边界润滑 边界润滑是指相对运动表面被一层极薄的润滑膜(边界膜)隔开,摩擦表面的微凸接触较多,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以及润滑剂和表面之间相互作用所生成的边界润滑剂膜来承受。

润滑膜不遵从流体动力学定律,且两表面之间的摩擦和磨损不是取决于润滑剂的黏度,而是取决于两表面的特性和润滑剂的特性。边界润滑剂膜可分为物理吸附膜、化学吸附膜、化学反应膜、沉积膜及固体润滑剂膜等。

在各种机械中的大多数运动副并不是在完全流体润滑状态下运转。特别是在启动、停止、慢速运转、载荷或速度突变的瞬间往往处于边界润滑状态下。因此,研究摩擦状态的转化过程以及采用有效的边界润滑剂来减少接触表面的磨损是十分必要的。

(3)混合润滑 指同时存在几种润滑状态。例如摩擦面上同时出现流体润滑、边界润滑和干摩擦的润滑状态。

(4)固体膜润滑 这是指摩擦表面之间用固体润滑剂润滑,其膜厚可以是10 -3 ~100μm,摩擦系数可以是0.01~0.3,其磨损可以大范围变动,关键是如何选用固体润滑剂及其应用方式。

(5)无润滑或干摩擦 指摩擦表面之间润滑剂的流体润滑作用已经完全不存在,载荷全部由表面存在的氧化膜或金属基体承受时的状态。一般金属氧化膜的厚度在0.01μm以下。

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