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浅谈润滑设备的几种工作原理

2022-05-12

摩擦副在全膜润滑条件下运行,这是一种理想状态。然而,如何创造条件并采取措施形成和满足全膜润滑条件是一项复杂的任务。人们在长期的生产实践中一直在探索和研究润滑设备润滑原理,有些已经成熟,有些还在研究中。简要介绍了动压润滑、静压润滑、动静压润滑、边界润滑、极压润滑、固体润滑和自润滑的常用润滑原理。

1.动压润滑

通过轴承副轴颈的转动将润滑油带入摩擦面,由于润滑油的粘度和轴承副中油的楔隙形成的流体动力作用而产生油压,即形成轴承油膜,称为流体动力润滑。流体动力润滑理论的假设是润滑剂具有等粘度,即在一定温度下,润滑油的粘度不随压力的变化而变化;其次,假设有摩擦运动的表面是刚性的,即在载荷和油膜压力的作用下,不考虑其弹性变形。在上述假设条件下,对于一般非重载(接触压力为15MPa)的滑动轴承,这种假设接近实际情况。但当滚动轴承与齿面的接触压力增大到400~1500MPa时,上述假设与实际情况有出入。此时摩擦面的变形可以达到油膜厚度的几倍,润滑金属摩擦面的弹性变形和润滑油的粘度随压力的变化是两个因素。研究和计算油膜的规律和厚度、油膜的截面形状以及油膜中的压力分布更具有实际意义。这种润滑称为弹性流体动力润滑。

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2.流体静力润滑

通过一套高压液压油供给系统,用过节流阻尼器将一定压力的润滑油强制供给到运动副摩擦面间隙(如静压滑动轴承间隙、平面静压滑动导轨间隙、静压丝杠间隙等。).摩擦面在开始运动前,被高压油隔开,迫使油膜形成,从而保证运动副在一定工作载荷下能完全处于液体润滑状态。这种润滑称为静压润滑。

3.动态和静态润滑

随着科学技术的发展,近年来,工业生产中出现了动静压润滑的新型轴承。动静压组合轴承充分发挥了动静压轴承的优点,克服了它们的缺点。主要工作原理:轴承副在启动或制动时,采用静压润滑将高压润滑油压入轴承承载区,使轴强度浮动,从而保证液体润滑状态,避免了启动或制动过程中金属摩擦面(轴颈面和轴瓦面)因不能形成动压油膜而直接接触造成的摩擦磨损。当轴承副进入全速稳定运行时,可停止静压供油系统,由动态油润滑形成动态油膜,轴承内轴颈仍能保持流体润滑状态。

这种方法,从理论上讲,在轴承副的启动、运行、制动和正反转的整个过程中,完全避免了半液体润滑和边界润滑,成为液体润滑。所以摩擦系数是很低的,只要克服了润滑油粘度造成的液体中分子间的摩擦阻力。另外,摩擦面被静压油膜和动压油膜完全隔开,所以如果情况正常,几乎不会有磨损,从而大大延长了轴承的使用寿命,节省了动能消耗。

4.边界润滑(即边界摩擦)

润滑是摩擦表面彼此直接接触之前的临界状态,来自摩擦表面之间润滑剂分子之间的内部摩擦(即液体润滑)。此时摩擦界面上有一层吸附膜,通常厚度在0.1μm左右,具有一定的润滑性能。我们称这部电影为边界电影。膜边界的润滑性能主要取决于摩擦表面的性质;取决于润滑油中的机油添加剂和极压添加剂在金属摩擦表面形成的边界膜的结构形成,而与润滑油口的粘度关系不大。

5.极压润滑

极压润滑是边界润滑的一种特殊情况,即在重载(或高接触应力)、高速、高温条件下,润滑油中的极压添加剂与金属摩擦表面反应,形成一层化学反应膜,使两个摩擦表面分离,降低摩擦系数,减缓磨损(或改变直接接触的金属表面磨损严重的状况),达到润滑的作用。这就是所谓的极压润滑。

6.固体润滑法

在摩擦面之间加入固体粉末润滑剂也能起到良好的润滑作用。两个摩擦面之间有固体润滑剂,其抗剪切能力很小。稍加外力,分子就会滑移。这样,两个研磨表面之间的外部摩擦转变为固体润滑剂分子之间的内部摩擦。固体润滑有两个必要条件。第一,固体润滑剂的分子要有低剪切强度,容易打滑。其次,固体润滑剂应该与摩擦表面有很强的亲和力。在摩擦过程中,摩擦表面始终保持一层固体润滑剂,这层固体润滑剂并不腐蚀摩擦表面。一般是机械附着在金属表面,但也会形成化学键。有许多固体物质具有上述性质,如石墨、二硫化钼、滑石粉等。对于非层状固体润滑剂或软金属,主要是因为其剪切力低,起到润滑作用,然后附着在摩擦表面形成润滑膜。对于已经形成的固体润滑膜的润滑机理,可以根据边界润滑机理近似解释其润滑作用。

7.自润滑

在上面提到的润滑中,在摩擦运动的过程中,需要在摩擦面之间添加润滑剂。自润滑是指将固体润滑剂粉末与其他固体材料混合,压制烧结,或浸入多孔材料中。或者直接压制成以固体润滑剂为摩擦面的材料。这样在整个摩擦过程中,不需要添加润滑剂,仍然可以有很好的润滑效果。自润滑的机理包括固体润滑、边界润滑或两者兼有。比如聚四氟乙烯产品的压缩机的活塞环、轴瓦、轴套都是自润滑的,所以在这类零件的加工过程中不需要添加任何润滑剂就能保持良好的润滑。

以上是润滑设备的几种工作原理介绍,希望能帮助到大家。


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