潤滑的基本原理

   時間:2014-03-11 12:09:45
潤滑的基本原理簡介
    一、潤滑的作用   當一個固體表面在另一個固體表面上滑動或滾動時,其運動必然受到兩表面間摩擦力的阻礙,同時產生熱量。在無任何潤滑條件下的摩擦……
潤滑的基本原理正文
  

一、潤滑的作用

當一個固體表面在另一個固體表面上滑動或滾動時,其運動必然受到兩表面間摩擦力的阻礙,同時產生熱量。在無任何潤滑條件下的摩擦(干摩擦)必然引起表面嚴重破壞和擦傷。在柴油機中,減少兩相對運動表面之間干摩擦的主要方法是在兩表面之間用一層完整油膜隔開,使兩表面間的干摩擦變成液體分子間的液體摩擦。通常使用潤滑油作為運動表面的潤滑劑。

在柴油機中潤滑油有以下作用:

(1)潤滑作用。在相互運動表面保持一層油膜以減小摩擦,減小摩擦功耗,提高機械效率;減小機件磨耗量,延長使用壽命,這是潤滑油的主要作用。

(2)冷卻作用。帶走兩運動表面因摩擦而產生的熱量,保證工作表面的適宜溫度。

(3)清潔作用。清洗摩擦表面,帶走磨損下來的金屬細末及其它微粒,防止出現磨粒磨損。

(4)密封作用。產生的油膜同時可起到密封作用,如活塞與缸套間的油膜除起到潤滑作用外,還有助於密封燃燒室空間。

(5)防腐作用。潤滑油膜隔絕了空氣及酸性物質與零件表面的直接接觸,從而減免了它遭受氧化,腐蝕的程度。

(6)消振隔聲作用。形成的油膜可起到緩衝作用,避免兩表面直接接觸,減輕振動與噪音。

二、潤滑的分類

在柴油機潤滑中,按表面的潤滑情況可分為以下幾種潤滑形式。

(一)邊界潤滑  

一個加工良好的機器零件,沾上滑油后再用布把油揩去,即使擦得非常乾淨,零件上仍然遺留有一層牢固地吸附在金屬表面上的極薄的油膜,它可以承受一定的壓力而不破壞。組成邊界油膜的是一些具有極性的分子,它們與金屬結合很牢固,不像潤滑油中的其他分子能隨意移動。由於工作條件的限制,靠邊界油膜進行的潤滑叫做邊界潤滑。

(二)液體潤滑

兩運動表面上被一層一定厚度(通常為1.5μm~2μm以上)的油膜完全隔開,由液膜的壓力平衡外載荷,此時兩運動表面不直接接觸,摩擦只發生在液膜內部,使干摩擦變成液體摩擦。其潤滑性能完全取決於液膜流體的粘度而與兩表面的材料無關,它的摩擦阻力低、磨損少,可顯著延長零件使用壽命。這是一種理想的潤滑狀態。通常,液體潤滑可分為液體動壓潤滑與液體靜壓潤滑兩類。現介紹如下。

1.液體動壓潤滑

動壓潤滑由摩擦表面的幾何形狀和相對運動,藉助液體的動力學作用來實現,如圖5-1所示,當軸禁止時,在自重的作用下,軸頸與軸承直接觸。若軸頸以一定轉速迴轉,藉助軸頸與滑油間粘附力的作用,,潤滑油從上部較寬進油空間攜帶到窄狹空間,會產生擠壓,而使楔形油膜壓力驟增。當轉速達到某一定值時,楔形空間的油壓就會使軸頸稍微抬起,使軸頸與軸承之間形成一層完整的潤滑油膜,實現液體潤滑。此油楔的形成與其產生的壓力主要與以下因素有關:

(1)摩擦表面的運動狀態。轉速越高,愈容易形成油膜,油膜壓力也高,而在柴油機剛起動或低速運轉時,難以形成完整的油膜。

(2)滑油粘度。粘度應適當:粘度過小滑油不易被軸頸攜帶,且易從軸承的軸向兩端流出,粘度過大,則難以塗布。

(3)軸承負荷。負荷不能過高,若軸承負荷過高,楔形油膜壓力難以抬起軸頸,衝擊性負荷過大,也可能將已建立好的楔形油膜破壞。

(4)軸承間隙。間隙應合適:若軸頸與軸承的間隙太小,滑油不易楔入接觸面之間;若間隙過大,則滑油容易從軸承兩端漏泄,所以軸承間隙必須適當。

(5)表面加工粗糙度。工作表面加工精度高,很薄的油膜就能完全隔開兩個摩擦面,容易形成楔形油膜。

2.液體靜壓潤滑 

在某些機械的軸承中,由於轉速太低,負荷太高,或者運動不連續,因此很難「自然」地形成完整的楔形油膜。這時可採用液體靜壓潤滑方式,即從外部向摩擦表面供給有一定壓力的滑油,藉助滑油的靜壓力產生油膜以平衡外載荷。讓一個或幾個進油孔通至壓力區中一定形狀的油槽中,用滑油的靜壓力形成油膜把軸頸浮起來。十字頭軸承常採用靜壓潤滑,由一個專設的高壓滑油泵產生高壓油。

(三)混合潤滑

摩擦表面上同時存在著液體潤滑和邊界潤滑(稱半液體潤滑)或存在著干摩擦和邊界潤(稱半干摩擦)都叫混合潤滑。在柴油機中多指前者,如氣缸潤滑即屬此類。

三、潤滑的方法

根據摩擦表面所處的位置和工作情況,供給摩擦表面潤滑的方法有以下幾種。  

(一)人工潤滑

這種方法是用人工將滑油定期加到某些摩擦表面,如搖臂軸承、氣閥導管、傳動桿接頭等。這種方法簡單,但耗油量大,費工,不能保證良好潤滑。

(二)飛濺潤滑

這種方法是利用曲軸,連桿大端等零件在高速旋轉時的飛濺作用,把連桿大端兩側溢出、刮油環刮落和冷卻活塞后掉下來的滑油濺到某些摩擦部位。一般用於油道輸送難以達到或承受負荷不大的摩擦部位,如氣缸套、凸輪、齒輪等,中高速筒形活塞式柴油機的氣缸套潤滑一般都採用濺式潤滑。

飛濺潤滑不需要油泵,但對機件的潤滑不能控制,潤滑效果較差,耗油量大,滑油容易氧化與變質。

(三)壓力潤滑 

這種方法是利用潤滑油泵把滑油強壓循環輸送到柴油機所需的潤滑部位。適用於負荷較大的摩擦部位,如各個軸承和軸套等處。

壓力潤滑的優點是:能保證滑油連續循環供應,使摩擦件的工作安全可靠,並有強烈的清洗作用,可通過潤滑系統的壓力表和溫度計掌握控制潤滑情況,便於實現自動控制,可使用粘度較低的滑油,使用期長,耗量少。因此壓力潤滑在各類柴油機中得到最廣泛的應用。

(四)高壓注油潤滑 

通過專門的注油器建立2MPa左右的高壓,定時、定量地將滑油經缸套上的注油孔供給氣缸套與活塞之間進行潤滑。這種潤滑方法主要用於大型低速十字頭式柴油機中缸套和活塞的潤滑。

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