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潤滑油對設備的保護是如何實現的？
2024-08-08
降低摩擦是潤滑油的主要目的之一，除此之外，潤滑油還有其它作用，例如潤滑油膜可以防銹；防止金屬被腐蝕；潤滑油還能起到清潔作用，設備內部的雜質就像我們身體里的毒素一樣，從油里攜帶著經過濾芯除掉；冷卻作用，金屬間摩擦生熱，潤滑油流經金屬表面帶走熱量。
潤滑是設備維護保養中經常遇到的問題，但是到底什么是潤滑？說到潤滑，我們腦子里出現的場景也許只是把油或者油脂涂到機械摩擦面，減少摩擦。雖然這個概念沒錯，但只是潤滑的一個方面。
許多物質可以用于潤滑，最常見的是潤滑油（液態油）和潤滑脂（常溫下一般是膏狀），潤滑脂和潤滑油相比較稠，是因為潤滑脂在潤滑油的基礎上使用了稠化劑。用于潤滑的油類可以是取自石油的礦物油，也可以是人工化學合成的油類，還有植物油、動物油也可以作為潤滑油。現在用的潤滑油、潤滑脂主要是來自于石油或者合成油，在沒有加入添加劑和稠化劑之前的油我們稱為基礎油，是潤滑油的主要成分。基礎油本身已經具有潤滑性，但是為了優化基礎油的總體性能，我們又加入一些添加劑。礦物油可以滿足普通的工業潤滑要求，因此目前的油品90%以上都是基于礦物油，合成油的性能更好，使用植物油則主要出于環保考慮。
添加劑可以優化基礎油的性能，對不好的性質進行抑制，增強有利的性能，甚至賦予基礎油一些新性能。但是添加劑不是越多越好，因為添加劑屬于化學物質，各種添加劑之間要在類別和比例上搭配合理才能起到預期的效果。此外，添加劑的數量還要考慮使用的場合，例如汽車發動機的潤滑油（機油）需要較好的清凈分散作用，清除發動機里的積碳和煙灰，重負荷機械使用的潤滑油里則可能加入了極壓添加劑，以增加抗磨能力。
潤滑的作用
降低摩擦是潤滑油的主要目的之一，但是除了減磨，潤滑油還有其他作用，例如潤滑油膜可以防銹、防止金屬被腐蝕。潤滑油還能起到清潔作用，設備內部的雜質就像我們身體里的毒素一樣，從油里攜帶著經過濾芯除掉。冷卻作用：金屬間摩擦生熱，潤滑油流經金屬表面帶走熱量。
潤滑的三種狀態
潤滑有三種狀態：全膜潤滑、邊界潤滑、混合潤滑。它們是三種不同狀態，但是都依靠潤滑油來潤滑抗磨。
全膜潤滑（Full-film lubrication）
全膜潤滑又分為兩種——流體動力潤滑（hydrodynamic lubrication）和彈性流體動力潤滑（elastohydrodynamic lubrication）。流體動力潤滑是指：兩個做相對運動的滑動摩擦面，用借助于相對速度而產生的一層流體潤滑膜將兩個摩擦面完全隔開，避免它們直接接觸發生干摩擦和磨損。彈性流體動力潤滑和流體動力潤滑類似，也是靠一層流體潤滑膜把接觸面分隔開，不同之處在于接觸面之間的相對運動是滾動，形成的全膜潤滑膜承受的壓力大于流體動力潤滑，產生的潤滑分隔膜比流體動力潤滑狀態下的薄一些哪怕加工精度很高的金屬，表面都不是純平光滑的，在顯微鏡下看，我們可以看到金屬表面其實是坑坑洼洼的，毛刺是我們肉眼已經能發現的突起，而顯微鏡下那些較高的金屬凸起部分是一些峰點，肉眼難以看到，但是對于潤滑卻很重要。為了達到全膜潤滑，潤滑膜的厚度必須要超過這些峰點的高度，把它們完全分隔開，才能避免兩個接觸面之間的峰點接觸。能實現全膜潤滑，是最好的潤滑狀態，對機械的接觸面能實現最有效的保護。
邊界潤滑（Boundary lubrication）
雖然全膜潤滑很理想，但是有些情況卻不一定能形成完整的潤滑膜，例如機器頻繁啟停、有沖擊性負荷、速度、負荷因素不足以形成全膜潤滑等情況，這些情況會造成邊界潤滑。能形成完整的潤滑膜固然好，但是當條件不夠、不能形成完整潤滑膜或者潤滑油膜變薄（在高溫下），就發生液體摩擦過渡到干摩擦（摩擦面之間直接接觸）過程之前的臨界狀態，就是邊界潤滑。因此在結合機械的構造和使用情況，有些設備就要求使用極壓型潤滑油，里面含有極壓添加劑（EP：extreme-pressure additives），或者抗磨劑（AW：anti-wear additives），當不能實現全膜潤滑，出現邊界潤滑的時候，這些添加劑發揮作用保護機械表面。這類添加劑能吸附在金屬表面，形成一層保護層，達到避免金屬磨損的目的。當發生邊界潤滑時，全靠極壓添加劑來保護金屬表面。比起全膜潤滑，邊界潤滑時產生的潤滑膜摩擦較大，產生的熱量也較多，但是避免了完全的干摩擦。
混合潤滑（Mixed lubrication）
混合潤滑狀態是指混有全膜潤滑和邊界潤滑的情況，前面我們提到，金屬表面的峰點如果較高，高于潤滑油膜時，就會互相接觸。混合潤滑中，雖然大部分的區域處于全膜潤滑，當這些峰點接觸時，會出現局部的邊界潤滑。
來源：《中國設備工程》雜志社
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