在机器的摩擦副之间加入某种介质,使其减少摩擦和磨损,这种介质称为润滑材料,也称润滑剂。由于摩擦副的类型和性质不同,相应地对润滑材料的要求和选用也有所不同。按摩擦副对润滑材料性能的要求,合理选用润滑材料,才能减小摩擦、降低磨损、延长设备的使用寿命,从而达到节约能源、保证设备正常运转、提高企业经济效益的目的。尤其是现代化高精度、高速度、高效率的生产设备,对润滑材料的耐高温、高压、高速、腐蚀等要求愈来愈高。
1.润滑工作原理
在两个相互摩擦的表面间加入润滑剂,使其形成一层润滑膜,将两摩擦表面分开,使其间的直接干摩擦为润滑剂分子间的摩擦所代替,从而达到降低摩擦、减少磨损的目的,这就是润滑作用的基本原理。按润滑膜状态的不同,润滑可分为以下三种。
1)液体润滑(完全润滑):润滑剂所形成的油膜完全将两摩擦表面隔开,呈现油膜内层流间的液体分子摩擦,称为液体润滑。获得液体润滑的方法有两种:一为液体静压润滑,即人为地将压力油输入润滑表面之间,用以平衡外载而使两表面分离;二是液体动压润滑,即利用摩擦副两表面的相对运动作用,把油带入摩擦面之间,形成压力油膜而把两表面隔开。液体润滑的摩擦因数为0.001~0.008。
2)边界润滑:润滑剂在摩擦表面上形成一层吸附在金属表面上极薄的油膜,或与表面金属形成金属皂,但不能形成流体动压效应;边界润滑状态下的摩擦是吸附油膜或金属皂膜接触的相对滑动形成的摩擦,摩擦因数为0.05~0.1。当负荷增大或速度改变时,吸附油膜与金属皂膜可能破裂,引起摩擦表面直接接触而形成干摩擦。
3)半液体润滑:润滑剂在摩擦面间形成较边界润滑为厚的油膜,但由于摩擦面粗糙不平或负荷与运动速度的变化,使局部摩擦表面出现边界润滑或干摩擦,这种润滑状态叫作半液体润滑,其摩擦因数为0.01~0.05。
液体、边界及半液体润滑是典型的润滑状态,是在特定条件下形成的。实际上,三种润滑状态是可以转化的,如由于载荷突变、供油不足、间隙过大、油品流失、油温升高等,都可能导致润滑状态的改变。
2.润滑油性能指标
1)黏度:它是在一定温度下测定润滑油流动时内部阻力大小的数值,也称黏稠程度,是润滑油的一项主要指标。我国常用的是运动黏度,单位为斯托克斯(cSt,1cSt=10-6m2/s),有时也用恩氏黏度(°E,1°E=7.6×10-3m2/s)。
黏度指数表示润滑油的黏度一温度性质。黏度指数高表示黏度随温度的变化较小,油品黏度比较稳定。
2)水分:以油中含水量占油重量的百分比表示。水分能破坏油膜,形成泡沫或乳化,引起金属锈蚀、添加剂分解沉淀、降低油品绝缘性等。
3)机械杂质:油中沉淀和悬浮的不溶解物质,如灰尖、砂粒、金属粉屑等,以含量百分比表示。杂质容易堵塞油路,加剧摩擦副的磨损,在电器设备中会降低油的绝缘性能。
4)闪点与燃点:在测定的条件下,把润滑油加热蒸发出的油蒸气与空气形成一定浓度的混合气体,在接触火焰时产生短暂闪火,此时的油温即为闪点。闪火时间长达5s以下时的油温为燃点。闪点是油品的安全性指标。油品的最高工作温度一般应低于闪点以下30℃。
5)凝固点:指在试验条件下,将油品冷却至不流动时的最高温度,亦即在45°倾角下油面保持1min不流动时的油温。对低温下工作的机械和车辆,应选用低凝固点的润滑油。
6)酸值:指中和1g润滑油所需氢氧化钾的毫克数,亦即指该油样中有机酸含量的多少。油中的有机酸极易腐蚀金属表面,当所用油料的酸值大到一定值时即应更换,故酸值也是判定润滑油废旧程度的主要指标之一。(www.xing528.com)
7)腐蚀性:将一定大小的铜片、钢片或铝片浸入到规定温度(一般为100℃)的油中保持3h,如金属表面产生污点或变色,即表示油有腐蚀性,不允许在机械中使用。
8)灰分:指油样完全燃烧后的残留物占油样重量的百分率。灰分大说明油品在使用中易形成积炭和结焦,会加速机件磨损。
9)残炭:在不通入空气的条件下把油加热经蒸发分解和燃烧后生成焦炭状物质残余物,其重量占试油重量的百分率即表示残炭值。残炭值高的油品易氧化,稳定性差,易堵塞油路,加速机器磨损。
10)抗乳化速度:在一定条件下将油和水混合,并按规定搅拌条件使之乳化,再在一定温度下静置使其重新两相分离,为此所需的时间以分钟表示,称为抗乳化速度。此值用来判断油品的破乳化能力。油品破乳化性能好,才能在循环润滑系统中起到正常的润滑作用。
3.润滑油选用因素
设备说明书中有关润滑规范的规定是设备选用油品的依据。若无说明书而需由使用单位自选油品时,可参照下列因素:
1)运动速度:速度愈高愈易形成油膜,可选用低黏度的润滑油来保证油膜的存在,若选用的黏度高,则产生的阻抗大,发热量多,会导致温升过高。低速运转时,靠油的黏度承载负荷,应选用黏度较高的润滑油。往复运动和间歇运动时速度变化较大,不利于形成油膜,应选用黏度较高的润滑油。
2)承载负荷:一般负荷越大选用油的黏度应愈高,低速重负荷应考虑油品的允许承载能力,边界润滑和重负荷摩擦副应选用极压性好的油。冲击振动负荷的瞬时压强很大,往复及间歇运动对油膜形成不利,均应选用黏度较高的油品。
3)工作温度:温度变化范围大时,应选用黏度指数高的油品。高温条件下工作应选用黏度和闪点高、油性和氧化安定性好、有相应添加剂的油品。低温条件下工作应选用黏度低、水分少、凝固点低的耐低温油料。
4)工作环境:潮湿环境及有气雾的环境应选用抗乳化性强、油性及防锈性好的油品。尘屑飞扬的环境应注意防尘密封,并采用有效的过滤装置。有腐蚀性气体的环境应改善通风系统,并选用抗腐蚀性好的油品。
5)摩擦副的表面硬度、精度与间隙:当表面硬度高、精度高、间隙小时,应选用黏度低的油品;反之,则选用黏度较高的油品。
6)摩擦副的位置:对垂直导轨、丝杠、外露齿轮、链条、钢丝绳等,因润滑油容易流失,应选用黏度较高的油品。
7)润滑方式:循环润滑因供油量大,要求散热快,应选黏度较低的油品。人工间歇浇油时则选用黏度较高的油品。用油线、油芯、油毡及滴油杯等润滑时,要求油的流动性好,宜选用黏度较低的油品。采取飞溅与油雾润滑时,为了防止油氧化,应选用有抗氧化添加剂的油品。
8)液压系统:为了保证液压系统循环良好,运行稳定,应采用液压油或液压导轨油。选用时,要考虑工作温度、工作压力和油泵类型对黏度的影响。温度或压力高时,液压油的黏度应较高,反之应较低。工作温度较高时,齿轮泵、柱塞泵应选用黏度较高的液压油。
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