机械设备的润滑状态

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1、机械设备的润滑状态张疆兵摘要机械设备的润滑状态，磨损失效形式，形成机理。发生场合，发生原因及监测方法和防止措施关键词机械设备磨损失效机理监测中图分类号TH117．2文献标识码B一、设备的润滑状态成承载动力油膜的条件。摩擦表面主要依靠边界膜保护，故摩擦众所周知，润滑是降低摩擦减少磨损的有效方法。根据润滑因数较高。C是随着转速的提高，卷入的润滑油增多，从而形成一油膜的形成原理与摩擦副表面被隔开的程度，润滑状态可分为定的油膜压力迫使轴向左方移动，轴的表面逐渐与轴承表面隔边界润滑，混合润滑和流体动力润滑。Streibeck以滑动轴承的大离，摩擦因数急剧下降是为混合润滑状

2、态。d是轴的转速进一步量实验数据为基础绘制了著名的Streibeck曲线(图1)。提高后，动力油膜充分形成，表面完全隔开，摩擦力只是油膜的分子之间的阻力。摩擦因数降至最低，这便是流体动力润滑。此后，转速再增高时，剪切速度增大，摩擦因数又会缓慢上升。如前所述，Streibeck曲线的建立是以滑动轴承为基础的，其横坐标采用滑动轴承特性数Zn／p是很合理的选择(其意义与Sommerfield数Tlw／p相同)。但是随着摩擦学的发展，研究对象日益丰富和多样化，仅用这个参数来表示摩擦副表面间的隔离程度是具有局限性的。美国的Hamrock教授提出，为使Streibeck曲线

3、更具普遍性，将横坐标改为油膜厚度与表面粗糙度之比(比膜厚SpecificFilmThickness)A。A=—，为最小油膜厚度，0-为摩擦副综合表面粗糙度，=(+22)1／2,为摩擦副表面1的粗糙度，为摩擦副表面2的粗糙度，于是便有图3。图3中除了横坐标的变动外又加上了一个新的润滑07ln／p状态：弹性流体动力润滑状态，这就图1使曲线的含义更加曲线的纵坐标是摩擦因数)，横坐标为Z"／p，Z是润滑剂完整了。近来又提的黏度，n是轴的转速，P是轴承压力，该曲线的最好说明是轴在出一种更新的表示滑动轴承中的启动过程(图2)。方法，实际上是将图2中a是静止状态时轴和轴承的情

4、况。b是当轴从静止状图1图2合并起态开始旋转时，轴按图中方向向b点爬行，此时系统还不具备形来，便有图4。如果将图4数值化则可成表1，见图5。表1中给出了图3各种润滑状态下典型的油膜厚度hmin，比膜厚A和摩擦因数。1．边界润滑从使用寿命、可靠性、节约能源，降低材料消化等方面来看。a)b)C)d)当然希望能够实现流体动力润滑或者弹性流体动力润滑，但是图2有些情况往往不能获得理想的润滑条件例如：塑复设置管理与维修65_【一z0H-LuH岛0．I．z=)H0r】2．固体薄膜生成条件在边界润滑时，起保护作用的是固体薄膜。这层薄膜或由物理吸附形成，或由化学反应产生。在具有

5、边界膜的情况下滑动只发生在薄膜之间或者当薄膜受剪切时不损伤其所覆盖的金属基体，这些膜的生成取决于下列条件。(1)基础油及添加剂的化学性质。在柔和的滑动运动和适度的温度条件下，边界膜可能只是吸附来自基础油中的极性分子，例如氮的化合物或者来自添加剂中的胺和乙醇。其有效性取决于碳原子12以上的链长以及被吸附分子的化学活性。必须了解这种吸附是可逆的，当温度升高时，吸附能力和保护作用将会丧失。(2)润滑性或减摩性，主要是长链极性有机化合物和表面活性赋予润滑剂的，例如脂肪酸和油酸与铁表面反应而生成的皂膜。润滑剂的抗磨特性也可通过加入添加剂而获得。ZDDP是最常用的抗磨添加剂

6、，几乎所有的发动机润滑油中都含有ZDDP，而三!兰Q曼!!丝兰垦!!兰PRESSUREP甲基磷酸TCP则常用于合成油。抗胶合添加剂则是在金属表面形成金属盐而起保护图4作用。例如油中的硫化物与钢表面形成硫化表1铁薄膜。Lubricantfilmproperties(3)金属表面的化学性质。金属表面的化学’活．眭影响边界膜的形成。铜基合金与铁LubricantfihnMcchanismsof1ubricationSpccificfilmCocficientof基合金或其氧化物很容易吸附油中的极性thickness，hmin(p,m)thickness．frictio

7、n，分子，这种反应实际上是腐蚀性质的。不锈Boundarylubrication0．005-0．1<10．03-1钢，铝合金和贵金属则活性很差，较难形成MixedlbricationO．O1～11～30．02-0．15边界膜，Elastohydrodynamiclubrieation0．0l～lO3～100．0l～0．1(4)表面温度。边界膜的有效性受到吸Hydrodynamiclubrication1～1006～1000．O0l～0．01附物熔点的限制。有机金属反应生成物为硬脂酸盐金属皂的熔点只有65℃，而像硫化铁(1)如果设计计算的油膜厚度与表面综合粗糙度的

8、比值<5这样的金属盐的熔