重庆润滑油批发：工业润滑油的基本概念和类型

工业润滑剂用于分离或部分分离摩擦副的表面，通过润滑剂的作用，使其与润滑剂的液体层或润滑剂中某些分子形成的表面面膜分离。由于摩擦表面之间润滑条件的不同，润滑状态可分为液体润滑、边界润滑、混合润滑和弹性流体动力润滑。

（1） 液体润滑（或完全润滑、理想润滑、流体动力润滑等）

在操作过程中，摩擦部件之间的油膜厚度足以使摩擦部件完全非接触的润滑（即在运动部件之间形成液体润滑层以分离摩擦表面）称为液体润滑。液体润滑可分为流体动力润滑、流体静力润滑和气体润滑。气体润滑使用空气、氢气和作为润滑剂。静液压润滑是利用外部供油设备将一定压力的润滑剂输送到支架上，分离两个摩擦面，使支承轴和其他运动部件浮起，并承受外力的作用。具有起动摩擦阻力小、使用寿命长、转速范围宽等优点。但是，需要一套供油装置来增加机械设备的空间。流体动力润滑是摩擦表面之间的相对运动，它使收敛间隙中的粘性液体产生压力，平衡外部载荷，并使液体形成足够厚的油膜，使两个摩擦表面完全分离。流体动力润滑是通过使用粘性液体来实现的，这种液体可以牢固地粘附在机械表面，并且在机器运行时，液体被带入机械间隙。当机械表面的间隙收敛时，进入间隙的液体压力将逐渐增加。当其粘度、机械速度、负载和间隙适当匹配时，液体中会产生更高的压力，以分离摩擦表面。可以看出，流体动力润滑不需要外部油泵和其他设备，而是依靠零件本身的运动在两个摩擦表面之间形成高压油膜，以分离摩擦表面并减少机械表面的摩擦和磨损。润滑油的粘度在流体动力润滑中起着重要作用。

流体动力润滑状态能否保持在运动状态取决于润滑油的粘度、轴的速度和轴上的负载。静止时，轴靠近轴承，下部接触面之间的润滑油几乎全部挤出。当轴旋转时，由于润滑油和轴之间的粘附力以及润滑油本身的粘度，轴驱动润滑油沿同一方向移动。此时，机油从较宽的间隙挤压到较窄的间隙中，形成油楔力。当油楔的力足够大时，可以提升轴。此时，可以在轴和运动中的轴承之间形成足够厚的油膜（其厚度通常大于1）μm），从而使零件表面不直接接触。这样，摩擦部件之间的干摩擦就被润滑油膜的内耗所代替。摩擦系数取决于润滑油的粘度。因此，摩擦系数很小，一般仅在0.001～0.005之间，远远低于干摩擦系数，可以大大提高机械效率，延长机器的使用寿命。润滑油粘度、轴转速和轴上载荷之间的关系可用轴承特性系数C表示：η-润滑油粘度，MPA·s；N——轴转速，R/min；P轴单位投影面上的载荷，MPa。经验表明，当C值较大时，轴承通常可以在良好的流体动力润滑下运行。从这个公式可以看出，速度快、负荷小的轴承可以使用低粘度的润滑油，而速度慢、负荷大的轴承需要高粘度的润滑油。因此，在不同情况下，应选择不同粘度的润滑油，以实现液体润滑。

（2） 边界润滑

低摩擦阻力的液体润滑是一种理想的润滑状态，但实际上，除了低负荷的轴承和导轨外，很难形成真正的液体润滑。当载荷增加时，粘度降低或转速降低，即轴承特性系数C太小，摩擦表面之间的油膜将变薄，这不足以维持流体动力润滑。当油膜厚度小于摩擦面上微凸体的高度时，摩擦面上的微凸体将直接接触，其余部位由一个或多个分子厚油膜隔开，摩擦系数增大到0.05～0.15。此时，摩擦面之间不会形成流动的油膜，但接触面上有一层很薄的油膜（厚度约为0.01μm），摩擦面与特殊结合力结合形成的表面面膜仍能在一定程度上保护表面。这种润滑状态称为边界润滑，如图2.1（c）所示。形成的膜称为边界膜。边界膜的存在可以避免摩擦部件之间的干摩擦，从而显著减少摩擦损失和磨损。决定边界润滑摩擦磨损的主要因素是吸附在固体界面上的边界膜的化学特性和摩擦表面的性质，而不是粘度等在液体润滑中起重要作用的因素。

边界胶片在日常生活中也很常见。例如，新加工的金属表面将立即被环境中的气体和液体覆盖。一段时间后，表面将形成一层氧化膜。根据边界膜的结构，边界膜可分为吸附膜和反应膜。

吸附膜是由吸附在摩擦表面上的润滑剂极性分子的一到几层分子形成的膜。吸附膜可分为物理吸附膜和化学吸附膜。如图2.3所示，在物理吸附过程中，润滑剂中的极性分子垂直和定向吸附在摩擦表面，并凝结成一层薄膜。分子之间有内聚力并相互吸引，可以抵抗摩擦表面上的微凸体刺穿薄膜，从而有效防止两个摩擦表面之间的接触。然而，由于物理吸附是通过分子间作用力吸附在摩擦表面的，不需要化学键的参与，因此当温度升高时很容易解吸。因此，物理吸附膜只能在低温、低负荷和低速滑动条件下工作。在化学吸附过程中，润滑剂中极性分子的价电子与金属表面的电子交换，产生化学结合力，使极性分子定向吸附在表面，形成表面面膜，其吸附强度远大于物理吸附。化学吸附膜在金属表面的吸附能一般为42～420kj/mol，而物理吸附膜在金属表面的吸附能一般只有8.4～42kj/mol。金属表面形成的吸附膜是物理吸附膜还是化学吸附膜取决于金属表面的活性和润滑剂中极性分子的性质。

吸附膜仅在轻度摩擦条件下工作。在大负荷、高速的恶劣条件下，摩擦表面的温度随着吸附程度的增加而升高，吸附膜容易断裂，失去其功能。此时，润滑油添加剂中常加入硫、磷、氯等元素：添加剂中的这些元素可在较高温度下与金属表面反应，形成表面面膜，可承受较大载荷，剪切强度较低。这种表面面膜被称为反应膜。例如，金属铁的表面与润滑油中的s发生反应，形成一层新的FES表层，属于反应膜。除了良好的润滑外，反应膜还必须稳定，不易氧化或水解。此外，虽然反应膜比吸附膜稳定得多，但在选择添加剂时，还应注意其与金属表面的化学反应不应太强，以免腐蚀金属。因此，必须根据特定油品和接触材料进行试验，使反应膜具有良好的润滑稳定性等方面能够满足使用要求。简言之，边界润滑是由一些极性分子加入金属表面的油中形成的固体吸附膜，或摩擦表面与润滑油添加剂在摩擦引起的高温下形成的反应膜所提供的润滑状态。边界润滑主要发生在摩擦部位，如齿轮、气缸上止点和下止点、凸轮等。此外，正常运行时处于液体润滑状态的轴承在启动或停机时将进行边界润滑。

（3） 混合润滑

当摩擦部件之间不能形成连续的流体层，并且一些固体表面直接接触时，将同时存在流体动力润滑和边界润滑，这可以称为混合润滑，如图2.1（b）所示。

（4） 弹性流体动力润滑

滑动轴承的两个摩擦面几何形状一致，传递压力不高，因此不考虑压力对材料和润滑油的影响。然而，在齿轮、滚动轴承和其他零件中，两个摩擦表面的几何形状非常不同，实际接触面很小，因此压力也很高。例如所谓的“线接触”齿轮和“点接触”滚珠轴承，它们的接触面积只有滑动轴承的几千分之一，但接触面上的平均压力比滑动轴承高数千倍，有时高达数万个大气压。在非常高的压力下，材料的弹性变形非常大，油膜厚度非常薄，润滑油的粘度随着压力的增加而增加。它变得非常粘稠，甚至形成油浆，不容易挤压，因此可以在摩擦部件之间保持连续的油膜以获得润滑。在高压下，考虑压力对零件弹性变形的影响和润滑油粘度的润滑称为弹性流体动力润滑。