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磨损类型和润滑方式

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润滑剂的主要目的是保护机器部件免受表面疲劳和磨损。理想情况下,基础油将表面分离,使磨损最小;有时,这是不可能的,添加剂包将有助于最大限度地减少磨损。

有六种重要的磨损类别:疲劳、磨损、腐蚀、电蚀、塑性变形和断裂。润滑剂在减少或消除以下三种方面起着至关重要的作用:

  • 磨料磨损:当表面的凹凸不平(表面粗糙度峰值)切入相对表面时发生。当它们相互滑动时,一个表面的较硬元素会钻入相对表面的较软金属并使其变形。磨料磨损应随着时间的推移而减少,因为在初始磨合期后,所得表面将符合要求。
  • 粘着磨损:当最明显的凹凸相互接触并引起摩擦时发生。当表面在负载下相互滑动时,产生的摩擦和热量会导致凹凸不平焊接在一起并撕裂和折断。这个过程会磨损金属表面并用金属颗粒污染润滑剂,这些金属颗粒会在系统中循环并导致三体磨料磨损。粘着磨损是非常不利的,因为恶化的表面质量会进一步破坏润滑油膜,加速失效模式。
  • 表面引发的疲劳: 润滑膜不足的结果。与粘着磨损一样,粗糙的高点相互接触。然而,与粘附不同,没有焊接事件。循环加载会导致凹凸不平的微裂纹,最终会扩大,直到一些材料从表面剥落。这种类型的损坏是在节线处滚动轴承、凸轮和齿轮中发现的典型滚动接触。

润滑剂的好处

几乎所有现代硬件应用都需要润滑剂。表面的任何相对运动都会导致摩擦、磨损和最终的部件故障;润滑剂是抵御所有这些不良后果的主要防御手段。润滑剂:

  • 减少摩擦,提高设备效率。
  • 分离设备表面,减少部件磨损。
  • 散热,冷却组件并减少与热相关的故障。
  • 悬浮和去除污染物,减少磨损和油泥、清漆和沉积物的积聚。
  • 通过形成保护屏障来防止生锈和腐蚀。

润滑方式

摩擦学家(研究摩擦和润滑的人)和润滑工程师定义了三种不同的润滑“机制”。虽然是任意的,但它们有助于定义在各种操作条件下发生的不同类型的表面接触。根据可能的润滑方式,我们可以选择合适的润滑剂。

Torco Lubricating Regimes

边界润滑:当润滑膜不能防止两个表面的粗糙面完全接触时发生。这可能是因为表面接触处没有润滑剂(如启动时)、粘度太低(由于润滑剂选择不正确)或速度太低(如挖掘机铲斗上的销钉)。在边界润滑期间,摩擦会随着负载的降低以及粘度和速度的增加而降低。组件在启动和关闭时会经历边界润滑条件,摩擦和由此产生的磨损程度最高。

Torco Oil Superior

混合膜润滑:当组件在边界润滑和流体动力润滑之间转换时发生。两个表面之间的薄润滑膜导致粗糙之间的部分接触。负载由润滑剂和表面接触共同承担。随着速度增加或负载减少,表面开始分离,形成流体膜。最初,薄膜很薄,但随着表面继续分离,更多的负载由完整的流体动力润滑膜支撑,没有表面接触,摩擦力急剧下降。

Torco Oil Full Film Lubrication

全膜润滑:全膜润滑,通常也称为流体动力润滑,发生在坚固的润滑膜完全分离两个表面的粗糙度时。在全油膜润滑过程中,随着负载降低和速度增加,摩擦力缓慢增加。因为流体动力润滑与磨损量最少有关,所以它是最理想的润滑方式。然而,当负载表面完全分离时,润滑剂粘度成为一个更重要的因素,导致流体阻力。 

流体阻力: 移动流体需要能量。移动更多的流体需要更多的能量,移动高粘度的流体需要更多的能量。这就是流体阻力的概念。在边界和混合膜润滑中,表面摩擦占主导地位——一旦在全膜润滑中表面分离,摩擦由流体阻力和金属表面与流体之间的摩擦决定。

因此,一旦实现全膜润滑,表面的任何额外分离都会以增加摩擦为代价。这种分离可能是由于增加了速度(增加了金属表面和流体之间的摩擦)或增加了粘度(增加了移动流体所需的能量)。  

斯特里贝克曲线: Stribeck 曲线概述了摩擦随不同润滑情况的变化。它采用上述三种润滑方式,并将所有信息汇总到一个图表中。

Stribeck 曲线的一个轴绘制摩擦系数,而另一轴绘制粘度和速度除以负载的乘积。粘度和速度与载荷成反比关系。这意味着如果粘度和速度增加,负载减少,反之亦然。

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