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润滑剂和润滑方法
倍杰教育   发布时间:2022/1/3
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  在摩擦面间加入润滑剂不仅可以降低摩擦,减轻磨损,保护零件不遭锈蚀,而且在采用循环润滑时还能起到散热降温的作用。由于液体的不可压缩性,润滑油膜还具有缓冲、吸振的能力。使用膏状的润滑脂,既可防止内部的润滑剂外泄,又可阻止外部杂质侵入,避免加剧零件的磨损,起到密封作用。润滑剂可分为气体、液体、半固体和固体四种基本类型。在液体润滑剂中应用最广泛的是润滑油,包括矿物油、动植物油、合成油和各种乳剂。半固体润滑剂主要是指各种润滑脂,它是润滑油和稠化剂的稳定混合物。固体润滑剂是任何可以形成固体膜以减少摩擦阻力的物质,如石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯等。任何气体都可作为气体润滑剂,其中用得最多的是空气,它主要用在气体轴承中。

一、 润滑油及润滑脂的主要质量指标

1.润滑油

    用作润滑剂的油类可概括为三类:一是有机油,通常是动、植物油;二是矿物油,主要是石油产品;三是化学合成油。其中因矿物油来源充足,成本低廉,适用范围广,而且稳定性好,故应用 最多。动植物油中因含有较多的硬脂酸,在边界润滑时有很好的润滑性能,但因其稳定性差而且来源有限,所以使用不多。合成油是通过化学合成方法制成的新型润滑油,它能满足矿物油所不能满足的某些特性要求,如高温、低温、高速、重载和其它条件。由于它多系针对某种特定需要而制,适用面较窄,成本又很高,故一般机器应用较少。无论哪类润滑油,若从滑观点考虑,主要 是从以下几个指标评判它们的优劣。
(1)粘度
    润滑油的粘度可定性地定义为它的流动阻力,它是润滑油最重要的性能之一。 
    1)动力粘度 
    如图(平行板间液体的流流动)所示,在两个平行的平板间充满具有一定粘度的润滑油,若平板A以速度V移动,另一平板B静止不动,则由于油分子与平板表面的吸附作用,将使贴近板A的油层以同样的速度v=V随板移动;而贴近板B的油层则静止不动(v=0)。于是形成各油层间的相对滑移,在各层的界面上就存在有应的切应力。牛顿在1687年提出了粘性液的摩擦定律(简称粘性定律)即在流体中任意点处的切应力均与该处流体的速度梯度成正比。若用数学形式表示这一定律,即为:

τ=-η

  式中:

τ—流体单位面积上的剪切阻力,即切应力;

—流体沿垂直于运动方向(即沿图(平行板间液体的层流流动)中y轴方向或流体膜厚度方向)的速度梯度, 式中的“-”号表示v随y的增大而减小;

η—比例常数,即流体的动力粘度;摩擦学中把凡是服从这个粘性定律的流体都叫牛顿液体。

平行板间液体的层流蕉

液体的动力粘度示意图

 右上图(液体的动力粘度示意图)所示长、宽、高各为lm的液体,上、下平面发生lm/s相对滑动速度需要的切向力为lN时,该液体的动力粘度为lN·s/或lPa·s。Pa·s是国际单位制(SI)的粘度单位。

  在绝对单位制(C.G.S制)中,把动力粘度的单位定为 1dyn.s/,叫lP(泊),百分之一P称为cP(厘泊),即1P=100cP。P和cP与Pa·s的换算关系为:1P=O.lPa·s,1cP=0.0OlPa·s 。 

2)运动粘度

    工程中常用动力粘度η与同温度下该液体密度ρ的比值表示粘度,称为运动粘度υ,即:

                  

对于矿物油,密度ρ=850~900kg/

    在C.G.S制中运动粘度的单位是St(斯)。百分之一St称为cSt(厘斯),它们之间有下列关系:

         

    原国标GB443一64曾规1润滑油是按或50℃或l0O℃时运动粘度中心值划分牌号。新国标GB443一84规定采用润滑油在40℃时的运动粘度中心值作为润滑油的新牌号。润滑油实际运动粘度应在中心粘度值的±10%偏差以内。常用全损耗系统用油(机械油)的新、旧牌号对照见下表:

全损耗系统用油的新1旧牌号及粘度系数范围对照表

名称 牌号 运动粘度范围 /
40℃ 50℃
全损耗系统用油 机械油

L-AN5

L-AN7

L-AN10

L-AN15

L-AN22

L-AN32

L-AN46

L-AN68

L-AN100

L-AN150

4号

6号

7号

10号

-

20号

30号

40号

60号

90号

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

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

3)条件粘度

  条件粘度是在一定条件下,利用某种规格的粘度计,通过测定润滑油穿过规定孔道的时间来进行计量的粘度。我国常用恩氏度(°Et)作为条件粘度单位。美国习惯用赛氏通用秒(SUS),英国习惯用雷氏秒作为条件粘度单位。运动粘度与条件粘度可按下列关系进行换算(νt指平均温度t时的运动粘度):

          

  各种流体的粘度,特别是润滑油的粘度,随温度而变化的情况十分明显。由于油的成分及纯净程度之不同,很难用一个解析式来表达各种润滑油的粘--温关系。图(油的粘-温特性) 表示出几种常用润滑油的粘--温曲线。

    润滑油粘度受温度影响的程度可用粘度指数(VI)表示。粘度指数值越大,表明粘度随温度的变化越小,即粘—温性能越好。压力对流体的影响有两方面。一是流体的密度随压力增高而加大,不过对F所有的润滑油来说,压力在1OOMPa以下时,每增加2OMPa的压力,油的密度才增加1%。因此在实际润滑条件下这个影响可以不予考虑。另一是压力对流体粘度的影响,这只有在压力超过2OMPa时,粘度才随压力的增高而加大,高压时则更为显著。因此在一般的润滑条件下也同样不予考虑。但F弹性流体动力润滑中,这种影响就变得十分重要。例如在齿轮传动中,啮合处的局部压力可能高达400OMPa,那时矿物油已不再像液体而更像蜡状的固体了。对于一般矿物油的粘-压关系,可用下列经验式表示:

    

   式中:ηp—润滑油在压力p时的动力粘度,Pa·s;            

      η0—润滑油在Pa的压力下的动力粘度,Pa·s;       

      e—自然对数的底,e=2.718;            

      α—润滑油的粘--压系数。当压力p的单位为Pa时,α的单位即为/N。对于一般的矿物油,
。                       

     润滑油粘度的大小不仅直接影响摩擦副的运动阻力,而且对润滑油膜的形成及承载能力有决定性作用。这是流体润滑中一个极为重要的因素。

 

 

 

 

 

 

 

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