潤滑

按摩擦副之間潤滑材料的不同，潤滑可分為流體（液體、氣體）潤滑和固體潤滑（見潤滑劑）。按摩擦副之間摩擦狀態(tài)的不同，潤滑又分為流體潤滑和邊界潤滑。介于流體潤滑和邊界潤滑之間的潤滑狀態(tài)稱為混合潤滑，或稱部分彈性流體動(dòng)壓潤滑。

流體潤滑 　在適當(dāng)條件下，兩相互摩擦表面可以被一層具有一定厚度（1.5～2微米以上）的粘性流體隔開，由流體壓力平衡外載荷，流體層內(nèi)的分子大部分不受摩擦表面離子電力場的作用而可自由移動(dòng)，即摩擦只存在于流體分子之間的潤滑狀態(tài)。流體潤滑的摩擦系數(shù)很低（小于0.01）。按潤滑膜壓力的產(chǎn)生方式，流體潤滑可分為動(dòng)壓潤滑和靜壓潤滑。

在傳統(tǒng)的潤滑力學(xué)研究中，摩擦體和潤滑流體分別被看作為剛性體和粘性流體（牛頓流體）。實(shí)際上摩擦體是彈性體，不過有時(shí)可以把它簡化為剛性體。需要考慮彈性變形和壓力對(duì)粘度影響的流體動(dòng)壓潤滑，稱為彈性流體動(dòng)壓潤滑。摩擦體處于塑性狀態(tài)時(shí)需要考慮塑性效應(yīng)的流體動(dòng)壓潤滑，稱為塑性流體動(dòng)壓潤滑。流體潤滑的傳統(tǒng)研究方法始于1886年，奠基人為英國的O.雷諾。后人把傳統(tǒng)潤滑力學(xué)研究成果統(tǒng)稱為經(jīng)典潤滑力學(xué)。

在流體潤滑中，流體的粘性一般用粘度來評(píng)定。圖1為假設(shè)流體為不可壓縮并作層片狀流動(dòng)的模型。流體對(duì)切向運(yùn)動(dòng)的粘性剪切阻力，即切應(yīng)力τ與速度梯度(流體速度u沿垂直于層片方向y的變化率)的關(guān)系為式中η為比例常數(shù)，即粘度，又稱動(dòng)力粘度。上述關(guān)系稱為流體層流流動(dòng)（圖2）的內(nèi)摩擦定律，又稱牛頓內(nèi)摩擦定律。流體的流動(dòng)行為符合此定律的稱為牛頓流體。對(duì)于脂類塑性體(稱非牛頓流體)相應(yīng)的內(nèi)摩擦定律為式中 τ0為脂的初始剪切阻力。有時(shí)還應(yīng)考慮流體流動(dòng)對(duì)時(shí)間的依從關(guān)系。 　雷諾方程是描述流體動(dòng)壓潤滑膜壓力分布的基本方程。傳統(tǒng)的雷諾方程是基于粘性流體的運(yùn)動(dòng)方程，又稱納維－斯托克斯方程。它是與質(zhì)量連續(xù)性方程合并后根據(jù)某些假設(shè)簡化得出的。描述流體潤滑膜壓力分布的普遍雷諾方程為式中v1、v2分別為邊界面1、2沿x方向的速度；t為時(shí)間；η為流體的動(dòng)力粘度；p為流體膜的壓力為流體的密度；h為膜厚度。此式左邊兩項(xiàng)表征膜壓力分布，右邊三項(xiàng)表明流體動(dòng)壓潤滑膜壓力產(chǎn)生的原因，即楔入效應(yīng)、表面伸張效應(yīng)和擠壓效應(yīng)。

通常表面伸張效應(yīng)極微，可以忽略。當(dāng)膜厚h無變化時(shí)，擠壓效應(yīng)也可忽略。因此在大多數(shù)工況下，潤滑流體的楔入效應(yīng)為產(chǎn)生膜壓力的主要項(xiàng)。對(duì)于氣體動(dòng)壓潤滑，還要對(duì)上述普遍雷諾方程附加一狀態(tài)方程，如認(rèn)為潤滑氣體為真實(shí)氣體，滿足多方關(guān)系，則附加的方程為式中T為絕對(duì)溫度；R為特定氣體的氣體常數(shù)；n為多方膨脹指數(shù)，n=cp/cv，cp和cv分別為定壓比熱容和定容比熱容。當(dāng)n=1時(shí)，為等溫流動(dòng)；當(dāng)n=1.401(空氣)時(shí)，為絕熱流動(dòng)。此外，當(dāng)潤滑膜中的溫度變化很大，從而使粘度發(fā)生顯著變化時(shí)，還須對(duì)普遍雷諾方程附加一能量方程聯(lián)立求解。

邊界潤滑　兩相互摩擦表面間存在一層薄膜（邊界膜）時(shí)的潤滑狀態(tài)。這種現(xiàn)象通常出機(jī)器起動(dòng)或停車時(shí)。邊界膜可分為吸附膜和反應(yīng)膜等（圖3）。潤滑劑中的極性分子吸附在摩擦表面所形成的膜稱為吸附膜。吸附膜又分為物理吸附膜和化學(xué)吸附膜。①物理吸附膜：分子的吸引力將極性分子牢固地吸附在固體表面上，并定向排列形成一至數(shù)個(gè)分子層厚的表面膜。②化學(xué)吸附膜：潤滑油中的某些有機(jī)化合物（如二烷基二硫代磷酸鹽、二元酸二元醇酯等）降解或聚合反應(yīng)所生成的表面膜，或潤滑油中極性分子的有價(jià)電子與金屬表面的電子發(fā)生交換而產(chǎn)生的化學(xué)結(jié)合力，使金屬皂的極性分子定向排列并吸附在表面上所形成的表面膜。潤滑油中的添加劑，如含硫、磷、氯等有機(jī)化合物的極壓劑，與金屬表面起化學(xué)作用生成能承受較大載荷的表面膜稱為反應(yīng)膜。在兩個(gè)摩擦面上凸峰直接接觸相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的摩擦熱作用下，反應(yīng)膜不斷形成和破壞?！∥侥み_(dá)到飽和時(shí)，極性分子緊密排列，分子間的內(nèi)聚力使膜具有一定的承載能力，防止兩摩擦表面直接接觸。圖4為吸附膜的潤滑作用模型。當(dāng)摩擦副相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，吸附膜如同兩個(gè)毛刷子相對(duì)滑動(dòng)，能起潤滑作用，降低摩擦系數(shù)。反應(yīng)膜熔點(diǎn)高，不易粘著，剪切強(qiáng)度低，摩阻力小，又能不斷破壞和形成，故能防止金屬表面直接接觸而起潤滑作用。

影響吸附膜潤滑性能的因素有極性分子的結(jié)構(gòu)和吸附量、溫度、速度和載荷等。當(dāng)極性分子中碳原子數(shù)目增加時(shí)，摩擦系數(shù)降低。極性分子吸附量達(dá)到飽和時(shí)，膜的潤滑性能良好并穩(wěn)定。當(dāng)工作溫度超過一定范圍時(shí)，吸附膜將散亂或脫附，潤滑失效。通常吸附膜的摩擦系數(shù)隨速度的增加而下降，直到某一定值。在一般工況下，吸附膜的摩擦系數(shù)與干摩擦相同，不受載荷的影響。反應(yīng)膜在極高壓力下有很強(qiáng)的抗粘著能力，潤滑性能比任何吸附膜更穩(wěn)定，它的摩擦系數(shù)隨速度的增加而增加，直到某一定值。反應(yīng)膜常用于重載、高速和高溫等工況下。

在一定的工作條件下，邊界膜抵抗破裂的能力稱為邊界膜的強(qiáng)度。它可用臨界pv值、臨界溫度值或臨界摩擦系數(shù)來表示。①臨界pv值：在正常的邊界潤滑中，當(dāng)載荷p或速度v加大到某一數(shù)值，摩擦副的溫度突然升高，摩擦系數(shù)和磨損量急劇增大。邊界膜強(qiáng)度達(dá)到極限值時(shí)相應(yīng)的pv值稱為臨界pv值。②臨界溫度值：當(dāng)摩擦表面溫度達(dá)到邊界膜散亂、軟化或熔化的程度時(shí)，吸附膜發(fā)生脫附，摩擦系數(shù)迅速增大但仍具有某些潤滑作用，這時(shí)的溫度稱為第一臨界溫度。當(dāng)溫度繼續(xù)升高到使?jié)櫥停ㄖ┌l(fā)生聚合或分解，邊界膜完全破裂，摩擦副發(fā)生粘著，磨損劇增時(shí)的溫度稱為第二臨界溫度。臨界溫度是衡量邊界膜強(qiáng)度的主要參數(shù)。③臨界摩擦次數(shù)：邊界膜達(dá)到潤滑失效時(shí)所重復(fù)的摩擦次數(shù)稱為臨界摩擦次數(shù)

在兩個(gè)相對(duì)摩擦的表面之間加入潤滑劑，形成一個(gè)潤滑油膜的減磨層，就可以降低摩擦系數(shù)，養(yǎng)活摩擦阻力，減少功率消耗。例如在良好的液體摩擦條件下，其摩擦系數(shù)可以低到0.001甚至更低。此時(shí)的摩擦阻力主要是液體潤滑膜內(nèi)部分子間相互滑移的低剪切阻力。

潤滑劑在摩擦表面之間，可以養(yǎng)活由于硬粒磨損、表面銹蝕、金屬表面間的咬焊與撕裂等造成的磨損。因此，在摩擦表面間供應(yīng)足夠的潤滑劑，就能形成良好的潤滑條件，避免油膜有破壞，保持零件配合精度，從而大大養(yǎng)活磨損。

潤滑劑能夠降低摩擦系數(shù)，養(yǎng)活摩擦熱的產(chǎn)生。我們知道運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械，克服摩擦所做的功，全部轉(zhuǎn)變成熱量，一部分由機(jī)體向外擴(kuò)散，一部分則不斷使機(jī)械溫度升高。采用液體潤滑劑的集中循環(huán)潤滑系統(tǒng)就可以帶走磨擦產(chǎn)生的熱量，起到降溫冷卻，使機(jī)械控制在所要求的溫度范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。

機(jī)械表面，不可避免地要和周圍介質(zhì)接觸（如空氣、水濕、水汽、腐蝕性氣體及液體等）使機(jī)械的金屬表面生銹、腐蝕而損壞。尤其是冶金工廠的高溫車間和化工廠腐蝕磨損顯得更為嚴(yán)重。

蒸汽機(jī)、壓縮機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等的汽缸與活塞，潤滑油不僅能起到潤滑減磨作用，而且還有增強(qiáng)密封的效果，使其在運(yùn)轉(zhuǎn)中不漏氣，提高工作效率的作用。潤滑脂對(duì)于形成密封有特殊作用，可以防止水濕或其他灰塵、雜質(zhì)浸入摩擦副。例如采用涂上潤滑脂的油浸盤根，對(duì)水泵軸頭的密封既有良好的潤滑作用，又可以防止泄漏和灰塵雜質(zhì)浸入泵體而起到良好的密封作用。此外，潤滑油還有減少振動(dòng)和噪聲的效能。

隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高，潤滑技術(shù)逐漸向高效、環(huán)保方向發(fā)展，水基沖壓潤滑技術(shù)正是科學(xué)發(fā)展的產(chǎn)物。其是一種合成物，綜合了多種潤滑成份的優(yōu)點(diǎn)。潤滑性能更好，特別是冷確性能良好，滲透性能好，對(duì)環(huán)境污染小，是沖壓用潤滑油發(fā)展的方向。水基潤滑油主要應(yīng)用于工件成型過程中的凸模拉延、沖孔、沖裁、彎曲等工藝，可以完成最難的深沖凸模拉延。經(jīng)過專業(yè)沖壓潤滑技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)機(jī)構(gòu)IRMCO做出大量實(shí)驗(yàn)，得出環(huán)保型水基沖壓潤滑較普通潤滑的優(yōu)勢(shì)所在：1、增加模具壽命 2、高強(qiáng)度鋼成型 3、降低原材料費(fèi)用 4、節(jié)省能源 5、高效生產(chǎn)、增加附加值 6、保護(hù)環(huán)境 7、減少油污和廢料 8、無油煙限制 9、雜項(xiàng)費(fèi)用成本降低。 2100433B

相對(duì)運(yùn)動(dòng)物體表面加入第三種物質(zhì)—潤滑劑，降低摩擦、減少磨損，改善摩擦副的摩擦狀態(tài)以降低摩擦阻力、減緩磨損的技術(shù)措施。

潤滑油或潤滑脂的供應(yīng)方法在設(shè)計(jì)中是很重要的，尤其是油潤滑時(shí)的供應(yīng)方法與零件在工作時(shí)所處的潤滑狀態(tài)有這密切的關(guān)系。

潤滑油潤滑

向潤滑表面施加潤滑油的方法。

潤滑滴油潤滑

針閥油杯和油芯油杯都可以做到連續(xù)滴油潤滑，兩者的區(qū)別就是針閥油杯在停車時(shí)同時(shí)停止供油，而油芯油杯在停車時(shí)繼續(xù)滴油，會(huì)引起無用的消耗。

潤滑油環(huán)潤滑

油環(huán)套在軸頸上，下部浸在油中，當(dāng)軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)帶動(dòng)油環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，將油帶到軸頸表面進(jìn)行潤滑

潤滑飛濺潤滑

利用轉(zhuǎn)動(dòng)件或曲軸的曲柄等將潤滑油濺成油星以潤滑軸承

潤滑壓力循環(huán)潤滑

用油泵進(jìn)行壓力供油潤滑，可保證供油充分，能帶走摩擦熱以冷卻軸承

潤滑潤滑脂

脂潤滑只能間歇供應(yīng)潤滑脂，旋蓋式油脂杯是應(yīng)用的最廣的脂潤滑裝置，杯中裝滿潤滑脂后，旋動(dòng)上蓋即可將潤滑脂擠入軸承中，有的也使用油槍向軸承補(bǔ)充潤滑脂。

潤滑泵、手動(dòng)潤滑泵、電動(dòng)潤滑泵、氣動(dòng)潤滑泵、供油泵、自動(dòng)潤滑泵、液壓站、潤滑泵站、油霧潤滑、油氣潤滑、潤滑裝置。具有八十多個(gè)產(chǎn)品系列約六百多個(gè)規(guī)格的潤滑裝置、潤滑系統(tǒng)、潤滑元件、供油系統(tǒng)等全系列的潤滑機(jī)械產(chǎn)品及配套件 。

隨著沖壓潤滑技術(shù)的發(fā)展，國外逐漸將沖壓潤滑技術(shù)向環(huán)保、高效、無油發(fā)展，其中由全球權(quán)威專業(yè)沖壓潤

滑技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)機(jī)構(gòu)IRMCO做出大量實(shí)驗(yàn)，得出沖壓潤滑與普通潤滑區(qū)別：

沖壓潤滑沖壓潤滑

1、無閃點(diǎn)；優(yōu)異的滲透性和可稀釋性—用量減少50%；良好的冷卻性—保護(hù)模具避免高溫高壓—延長模具壽命，降低廢品率；可以降低沖壓金屬的等級(jí)—節(jié)省大量的成本；保持車間清潔– 免拖地板/消除模具內(nèi)的油垢

2、潔凈焊接—焊接前無需清洗，避免了虛焊；便于檢查焊接質(zhì)量；潔凈、便于搬運(yùn)；手套壽命延長；最少異味/少煙

3、清水或者弱堿清洗；延長清潔池水壽命；清洗池內(nèi)沉淀物減少75%；消除重新清洗，43℃—減少能耗

4、工件的高清潔度—提高了噴涂的附著力；漆可以噴得更??；無氣孔，不流淌，沒有起泡和陷穴現(xiàn)象；與電泳漆和粉漆兼容；

5、廢油排放量減少75%；可以直接向下水道發(fā)放并達(dá)到對(duì)魚類無害的標(biāo)準(zhǔn)，沒有排放費(fèi)用或損害環(huán)境責(zé)任

沖壓潤滑普通潤滑

1、有閃點(diǎn)；不可稀釋和滲透性一般—高消耗量；冷卻性差—超溫/超壓停機(jī)故障—過多磨損模具，增加廢品率；車間清潔費(fèi)用高– 地板干燥劑；地板/模具積累大量的油垢

2、焊接產(chǎn)生的燒結(jié)油垢；不便于檢查焊接質(zhì)量；油污嚴(yán)重、搬運(yùn)困難；手套消耗量大；有害焊接—大量異味/煙

3、需要很強(qiáng)力的有害洗滌劑；清潔池水污染迅速；需要經(jīng)常清理池中沉淀物；污水排放量高；經(jīng)常需要重新清洗

4、工件的清潔度低—影響噴涂質(zhì)量；噴漆表面易產(chǎn)生氣孔，流淌和陷穴現(xiàn)象；與高固體漆兼容性差；增加了返工率，噴涂費(fèi)用增加

5、廢油污水排放量大；嚴(yán)格限制排放；排放處理費(fèi)用高，對(duì)環(huán)境負(fù)長期責(zé)任