3.3 润滑剂和润滑方法

  在摩擦面间加入润滑剂不仅可以降低摩擦,减轻磨损,保护零件不遭锈蚀,而且在采用循环润滑时还能起到散热降温的作用。由于液体的不可压缩性,润滑油膜还具有缓冲、吸振的能力。使用膏状的润滑脂,既可防止内部的润滑剂外泄,又可阻止外部杂质侵入,避免加剧零件的磨损,起到密封作用。润滑剂可分为气体、液体、半固体和固体四种基本类型。在液体润滑剂中应用最广泛的是润滑油,包括矿物油、动植物油、合成油和各种乳剂。半固体润滑剂主要是指各种润滑脂,它是润滑油和稠化剂的稳定混合物。固体润滑剂是任何可以形成固体膜以减少摩擦阻力的物质,如石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯等。任何气体都可作为气体润滑剂,其中用得最多的是空气,它主要用在气体轴承中。

 一、 润滑油及润滑脂的主要质量指标  

   1.润滑油

   用作润滑剂的油类可概括为三类:一是有机油,通常是动、植物油;二是矿物油,主要是石油产品;三是化学合成油。其中因矿物油来源充足,成本低廉,适用范围广,而且稳定性好,故应用 最多。动植物油中因含有较多的硬脂酸,在边界润滑时有很好的润滑性能,但因其稳定性差而且来源有限,所以使用不多。合成油是通过化学合成方法制成的新型润滑油,它能满足矿物油所不能满足的某些特性要求,如高温、低温、高速、重载和其它条件。由于它多系针对某种特定需要而制,适用面较窄,成本又很高,故一般机器应用较少。无论哪类润滑油,若从润滑观点考虑,主要 是从以下几个指标评判它们的优劣。
(1)粘度
  
润滑油的粘度可定性地定义为它的流动阻力,它是润滑油最重要的性能之一。
  1)动力粘度
  如图(平行板间液体的层流流动)所示,在两个平行的平板间充满具有一定粘度的润滑油,若平板A以速度V移动,另一平板B静止不动,则由于油分子与平板表面的吸附作用,将使贴近板A的油层以同样的速度v=V随板移动;而贴近板B的油层则静止不动(v=0)。于是形成各油层间的相对滑移,在各层的界面上就存在有相应的切应力。牛顿在1687年提出了粘性液的摩擦定律(简称粘性定律)即在流体中任意点处的切应力均与该处流体的速度梯度成正比。若用数学形式表示这一定律,即为:

   τ=-η

  式中:

τ流体单位面积上的剪切阻力,即切应力;

流体沿垂直于运动方向(即沿图(平行板间液体的层流流动)y轴方向或流体膜厚度方向)的速度梯度, 式中的“-”号表示vy的增大而减小;

η比例常数,即流体的动力粘度;摩擦学中把凡是服从这个粘性定律的流体都叫牛顿液体。

 

 

平行板间液体的层流流动

液体的动力粘度示意图

  右上图(液体的动力粘度示意图)所示长、宽、高各为lm的液体,上、下平面发生lm/s相对滑动速度需要的切向力为lN时,该液体的动力粘度为lN·s/或lPa·s。Pa·s是国际单位制(SI)的粘度单位。

  在绝对单位制(C.G.S制)中,把动力粘度的单位定为 1dyn.s/,叫lP(泊),百分之一P称为cP(厘泊),即1P=100cP。P和cP与Pa·s的换算关系为:1P=O.lPa·s,1cP=0.0OlPa·s 。 

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