潤滑劑和潤滑方法

tags:    時間:2014-03-07 10:24:27
潤滑劑和潤滑方法簡介
  在摩擦面間加入潤滑劑不僅可以降低摩擦,減輕磨損,保護零件不遭鏽蝕,而且在採用循環潤滑時還能起到散熱降溫的作用。由於液體的不可壓縮性,潤滑油膜還具有緩衝、吸振的能力。使用膏狀的潤滑脂,既……
潤滑劑和潤滑方法正文


在摩擦面間加入潤滑劑不僅可以降低摩擦,減輕磨損,保護零件不遭鏽蝕,而且在採用循環潤滑時還能起到散熱降溫的作用。由於液體的不可壓縮性,潤滑油膜還具有緩衝、吸振的能力。使用膏狀的潤滑脂,既可防止內部的潤滑劑外泄,又可阻止外部雜質侵入,避免加劇零件的磨損,起到密封作用。潤滑劑可分為氣體、液體、半固體和固體四種基本類型。在液體潤滑劑中應用最廣泛的是潤滑油,包括礦物油、動植物油、合成油和各種乳劑。半固體潤滑劑主要是指各種潤滑脂,它是潤滑油和稠化劑的穩定混合物。固體潤滑劑是任何可以形成固體膜以減少摩擦阻力的物質,如石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯等。任何氣體都可作為氣體潤滑劑,其中用得最多的是空氣,它主要用在氣體軸承中。

一、 潤滑油及潤滑脂的主要質量指標

1.潤滑油

    用作潤滑劑的油類可概括為三類:一是有機油,通常是動、植物油;二是礦物油,主要是石油產品;三是化學合成油。其中因礦物油來源充足,成本低廉,適用範圍廣,而且穩定性好,故應用 最多。動植物油中因含有較多的硬脂酸,在邊界潤滑時有很好的潤滑性能,但因其穩定性差而且來源有限,所以使用不多。合成油是通過化學合成方法製成的新型潤滑油,它能滿足礦物油所不能滿足的某些特性要求,如高溫、低溫、高速、重載和其它條件。由於它多系針對某種特定需要而制,適用面較窄,成本又很高,故一般機器應用較少。無論哪類潤滑油,若從潤滑觀點考慮,主要 是從以下幾個指標評判它們的優劣。
(1)粘度
    潤滑油的粘度可定性地定義為它的流動阻力,它是潤滑油最重要的性能之一。 
    1)動力粘度 
    如圖(平行板間液體的層流流動)所示,在兩個平行的平板間充滿具有一定粘度的潤滑油,若平板A以速度V移動,另一平板B靜止不動,則由於油分子與平板表面的吸附作用,將使貼近板A的油層以同樣的速度v=V隨板移動;而貼近板B的油層則靜止不動(v=0)。於是形成各油層間的相對滑移,在各層的界面上就存在有相應的切應力。牛頓在1687年提出了粘性液的摩擦定律(簡稱粘性定律)即在流體中任意點處的切應力均與該處流體的速度梯度成正比。若用數學形式表示這一定律,即為:

τ=-η


式中:

τ—流體單位面積上的剪切阻力,即切應力;

—流體沿垂直於運動方向(即沿圖(平行板間液體的層流流動)中y軸方向或流體膜厚度方向)的速度梯度, 式中的“-”號表示v隨y的增大而減小;

η—比例常數,即流體的動力粘度;摩擦學中把凡是服從這個粘性定律的流體都叫牛頓液體。

平行板間液體的層流流動

液體的動力粘度示意圖

 右上圖(液體的動力粘度示意圖)所示長、寬、高各為lm的液體,上、下平面發生lm/s相對滑動速度需要的切向力為lN時,該液體的動力粘度為lN·s/或lPa·s。Pa·s是國際單位制(SI)的粘度單位。


在絕對單位制(C.G.S制)中,把動力粘度的單位定為 1dyn.s/,叫lP(泊),百分之一P稱為cP(厘泊),即1P=100cP。P和cP與Pa·s的換算關係為:1P=O.lPa·s,1cP=0.0OlPa·s 。 

2)運動粘度

    工程中常用動力粘度η與同溫度下該液體密度ρ的比值表示粘度,稱為運動粘度υ,即:










對於礦物油,密度ρ=850~900kg/



在C.G.S制中運動粘度的單位是St(斯)。百分之一St稱為cSt(厘斯),它們之間有下列關係:





 

    原國標GB443一64曾規定潤滑油是按或50℃或l0O℃時運動粘度中心值劃分牌號。新國標GB443一84規定採用潤滑油在40℃時的運動粘度中心值作為潤滑油的新牌號。潤滑油實際運動粘度應在中心粘度值的±10%偏差以內。常用全損耗系統用油(機械油)的新、舊牌號對照見下表:

全損耗系統用油的新、舊牌號及粘度係數範圍對照表

名稱
牌號
運動粘度範圍 /
40℃
50℃
全損耗系統用油
機械油

L-AN5

L-AN7

L-AN10

L-AN15

L-AN22

L-AN32

L-AN46

L-AN68

L-AN100

L-AN150

4號

6號

7號

10號

-

20號

30號

40號

60號

90號

4.14~5.06

6.12~7.48

9.00~11.0

13.5~16.5

19.8~24.2

28.8~35.2

41.4~50.6

61.2~74.8

90.0~110

135~165

3.323.99

4.76~5.72

6.78~8.14

9.80~11.8

13.9~16.6

19.4~23.3

27.0~32.5

38.7~46.6

55.3~66.6

80.6~97.1

註:L-AN220、L-AN320、L-AN460、L-AN680、L-AN1000、L-AN1500未列入。

3)條件粘度


條件粘度是在一定條件下,利用某種規格的粘度計,通過測定潤滑油穿過規定孔道的時間來進行計量的粘度。我國常用恩氏度(°Et)作為條件粘度單位。美國習慣用賽氏通用秒(SUS),英國習慣用雷氏秒作為條件粘度單位。運動粘度與條件粘度可按下列關係進行換算(νt指平均溫度t時的運動粘度):







各種流體的粘度,特別是潤滑油的粘度,隨溫度而變化的情況十分明顯。由於油的成分及純凈程度之不同,很難用一個解析式來表達各種潤滑油的粘--溫關係。圖(油的粘-溫特性) 表示出幾種常用潤滑油的粘--溫曲線。

    潤滑油粘度受溫度影響的程度可用粘度指數(VI)表示。粘度指數值越大,表明粘度隨溫度的變化越小,即粘—溫性能越好。壓力對流體的影響有兩方面。一是流體的密度隨壓力增高而加大,不過對於所有的潤滑油來說,壓力在1OOMPa以下時,每增加2OMPa的壓力,油的密度才增加1%。因此在實際潤滑條件下這個影響可以不予考慮。另一是壓力對流體粘度的影響,這隻有在壓力超過2OMPa時,粘度才隨壓力的增高而加大,高壓時則更為顯著。因此在一般的潤滑條件下也同樣不予考慮。但在彈性流體動力潤滑中,這種影響就變得十分重要。例如在齒輪傳動中,嚙合處的局部壓力可能高達400OMPa,那時礦物油已不再像液體而更像蠟狀的固體了。對於一般礦物油的粘-壓關係,可用下列經驗式表示:

    


 式中:ηp—潤滑油在壓力p時的動力粘度,Pa·s;








η0—潤滑油在Pa的壓力下的動力粘度,Pa·s;


 




e—自然對數的底,e=2.718;








α—潤滑油的粘--壓係數。當壓力p的單位為Pa時,α的單位即為/N。對於一般的礦物油,















 

     潤滑油粘度的大小不僅直接影響摩擦副的運動阻力,而且對潤滑油膜的形成及承載能力有決定性作用。這是流體潤滑中一個極為重要的因素。

 

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