【導(dǎo)讀】軸承的摩擦與潤滑。機(jī)械工程與自動化學(xué)院。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化

　　

【正文】 說的潤滑劑，它可以提供一個比較好的、比較薄的油膜。這個油膜使兩個表面分離，并且組織運(yùn)動部件的兩個表面的相互潛入，以免產(chǎn)生熱量使兩表面膨脹，又引起更近的接觸。 減小摩擦的另一種方式是用不同的材料制造軸承和轉(zhuǎn)動零件?？梢阅命S銅軸承、鋁合金和含油軸承合金做例子進(jìn)行解釋。也就是說用軟的或硬的金屬組成表面。含油軸承合金是軟的。這樣，當(dāng)軸承在油中浸泡過以后，因?yàn)槊?xì)管的作用，將由帶到軸承的各個表面。這種類型的軸承把它的潤滑劑帶到應(yīng)力最大的部位。 對運(yùn)動部件潤滑以減小摩擦， 應(yīng)力和熱量，最常用的是油、脂、還有合成劑。每一種潤滑劑都有其各自不同的功能和用途。兩個運(yùn)動部件之間的運(yùn)動情況決定了潤滑劑的類型的選擇。潤滑劑的分布也決定了系統(tǒng)的選擇。 在低速度運(yùn)動的部件，一個油溝足以將所需要的數(shù)量的潤滑劑送到相互運(yùn)動的表面。 第二種通用的潤滑方法是飛濺潤滑系統(tǒng)，在每個周期內(nèi)這個系統(tǒng)內(nèi)一些零件經(jīng)過潤滑劑存儲的位置，帶起足夠的潤滑油，然后將其散布到所有的運(yùn)動零件上。這種系統(tǒng)用于草坪修剪機(jī)中發(fā)動機(jī)的曲軸箱，對曲軸、連桿和活塞等零件進(jìn)行潤滑。 在工業(yè)裝置中，常用的有一種潤滑系統(tǒng)是壓力系統(tǒng)。這種系統(tǒng) 中，一個機(jī)器上的一個泵，可以將潤滑劑帶到所有的軸承表面。并且以一種連續(xù)的固定的速度和數(shù)量。 關(guān)于潤滑，還有許多其他的系統(tǒng)，針對各種類型的潤滑劑，對不同類型的運(yùn)動零件是有效的。由于設(shè)備或裝置的速度、壓力和工作要求的提高，現(xiàn)代工業(yè)比以前任何時候都更注重選用適當(dāng)?shù)臐櫥瑒? 盡管潤滑的主要目的之一是為了減小摩擦力，任何可以控制兩個滑動表面之間摩擦和磨損的物質(zhì)，不管是液體還是固體或氣體，都可以歸類于潤滑劑。 潤滑的種類 無潤滑滑動。 經(jīng)過精心處理的、去除了所有外來物質(zhì)的金屬在相互滑動時會粘附或熔接到一起。當(dāng)達(dá)不到這么高 的純凈度時，吸附在表面的氣體、水蒸氣、氧化物和污染物就會降低摩擦力并減小粘附的趨勢，但通常會產(chǎn)生嚴(yán)重的磨損，這種現(xiàn)象被稱為“無潤滑”摩擦或者叫做干摩擦。 流體膜潤滑 。 在滑動面之間引入一層流體膜，把滑動表面完全隔離開，就產(chǎn) 生了流體膜潤滑。這種流體可能是有意引入的。例如汽車主軸承中的潤滑油；也可能是無意中引入的，例如在光滑的橡膠輪胎和潮濕的路面之間的水。盡管流體通常是油、水和其他很多種類的液體，它可以是氣體。最常用的氣體是空氣。 為了把零件隔離開，潤滑膜中的壓力必須和作用在滑動面上的負(fù)荷保持平衡。如果潤滑膜中的 壓力是由外源提供的，這種系統(tǒng)稱為流體靜壓潤滑。如果滑動表面之間的壓力是由于滑動面本身的形狀和運(yùn)動所共同產(chǎn)生的，這種系統(tǒng)就稱為流體動壓力潤滑。 邊界潤滑。 處于無潤滑滑動和流體膜潤滑之間的潤滑被稱為邊界潤滑。它可以被定為這樣一種潤滑狀態(tài)，在這種狀態(tài)中，表面之間的摩擦力取決于表面的性質(zhì)和潤滑劑中的其他性質(zhì)。邊界潤滑包括大部分潤滑現(xiàn)象，通常在機(jī)器的啟動和停止時出現(xiàn)。 固體潤滑 。 當(dāng)普通潤滑劑沒有足夠的承受能力或者不能在溫度極限下工作時，石墨和二硫化鉬這一類固體潤滑劑得到廣泛應(yīng)用。但潤滑劑不僅僅以脂肪、粉末和油脂這樣一 些為人們所熟悉的形態(tài)出現(xiàn)，在一些精密的機(jī)器中，金屬也通常作為滑動面。 潤滑劑的作用 盡管潤滑劑主要是用來控制摩擦和磨損的，它們能夠而且通常也確實(shí)起到許多其他的作用，這些作用隨其用途不同而不同，但通常相互之間是有關(guān)系的 。 控制摩擦力 。 滑動面之間潤滑劑的數(shù)量和性質(zhì)對所產(chǎn)生的摩擦力有很大的影響。例如，不考慮熱和磨損這些相關(guān)因素，只考慮兩個油膜潤滑表面見的摩擦力，它能比兩個同樣表面，但沒有潤滑時小 200 倍。在流體潤滑狀況時，摩擦力與流體黏度成正比。一些諸如石油衍生物這類潤滑劑，可以有很多黏度，因此能夠滿足范圍寬廣的 功能要求。在邊界潤滑狀態(tài)，潤滑劑黏度對摩擦力的影響不象其化學(xué)性質(zhì)的影響那么顯著。 磨損控制 。 磨蝕、腐蝕與固體和固體之間的接觸就會造成磨損。適當(dāng)?shù)臐櫥瑒⒛軒椭朔鲜鎏岬降囊恍┠p現(xiàn)象。潤滑劑通過潤滑膜來增加滑動面之間的距離，從而減輕磨料污染物和表面不平度造成的損傷，因此，減輕了磨損和由固體與固體之間接觸造成的磨損。 控制溫度 。 潤滑劑通過減小摩擦和將產(chǎn)生的熱量帶走來降低溫度。其效果取決于潤滑劑的用量和外部冷卻措施。冷卻劑的種類也會在較小的程度上影響表面 的溫度。 控制腐蝕 。 潤滑劑在控制表面腐蝕方面有雙重作用。 當(dāng)機(jī)器閑置不工作時，潤滑劑起到防腐劑的作用。當(dāng)機(jī)器工作時，潤滑劑通過給被潤滑零件涂上一層可能含有添加劑，能使腐蝕性材料中和的保護(hù)膜來控制腐蝕。潤滑劑控制腐蝕的能力與潤滑劑保留在金屬表面的潤滑膜的厚度和潤滑劑的化學(xué)成分有直接的關(guān)系。 其他作用 除了減小摩擦外，潤滑劑還經(jīng)常有其他的用途。其中的一些用途如下所述。 傳遞動力 。 潤滑劑被廣泛用來作為液壓傳動中的工作液體。 絕緣 。 在象變壓器和配電裝置這些特殊用途中，具有很高介電常數(shù)的潤滑劑起電絕緣材料的作用。為了獲得最高絕緣性能，潤滑劑中不能含有任何雜質(zhì)和水分。 減振 。 在象減振器這樣的能量傳遞裝置中和在承受很高的間隙載荷的齒輪這樣的機(jī)器零件的周圍，潤滑劑被作為減振液使用。 密封 。 潤滑脂通常還有一個特殊作用，就是形成密封層以防止?jié)櫥瑒┩鉃a和污染物進(jìn)入。 潤滑的目的就是為了，減小摩擦力，降低能量損耗，減少機(jī)器的熱量產(chǎn)生。熱量就是因?yàn)楸砻娴南嗷ラg的相對運(yùn)動造成的。潤滑劑可以是任何一種物質(zhì)，這樣的物質(zhì)被填充到發(fā)生相對運(yùn)動的兩個表面之間，實(shí)現(xiàn)這一目的。大部分的潤滑劑是液體，比如說，油，脂，合成劑等。但它們有時也可能是固體，用在干軸承上，有的用在旋轉(zhuǎn)基體的軸承上，或者也可能是氣體，如 空氣等，它是用在空氣軸承上。在潤滑劑和潤滑表面之間這種化學(xué)的和物質(zhì)的相互滲入作用，就是為了提供給機(jī)器一個良好的工作狀態(tài)。 對潤滑劑邊界的理解，往往是比較硬的，而且是流動的、非常薄的一層帖附在被潤滑的表面。這些表面通常是要發(fā)生相對滑動。有些人推斷，按這種理解，液體的這種化學(xué)合成是十分重要的，它們提出了這樣的詞“邊界潤滑”，邊界潤滑是和流體潤滑相對的另一種潤滑。 關(guān)于潤滑的五種不同的潤滑形式主要有： （ 1）無潤滑潤滑劑。 （ 2）流體膜潤滑。 （ 3）干潤滑。 （ 4）邊界潤滑。 （ 5）固體潤滑。 無潤滑潤滑劑是指軸 承的工作表面被一種相對比較厚的液體潤滑劑分隔開，于是阻止了金屬表面的直接接觸，這樣得到的這種穩(wěn)定性就可以用一種理論來解釋：潤滑液在外壓力下工作的理論，盡管這只是一種可能。但確實(shí)需要在任何時候都得提供的足夠充分。這種擠壓力是運(yùn)動表面本身施加給潤滑劑而產(chǎn)生的，當(dāng)然這仍然是一種可能。這種由運(yùn)動表面產(chǎn)生的擠壓力產(chǎn)生了必要的壓力來分隔工作表面來抵抗加在軸承上的載荷。所以，這種潤滑也可以被叫做液體潤滑。 還有一種潤滑方式，那是一種特別的潤滑劑，它有時是空氣或水，當(dāng)加在軸承上的外載荷足夠高時，它就會以一種比較厚的狀態(tài)分隔 開相互相對運(yùn)動的工作表面。所以，不象上面的那種潤滑方式，并不需要兩種工作表面一定發(fā)生相對運(yùn)動。 第三種潤滑方式是一種現(xiàn)象，這種現(xiàn)象是，一種潤滑劑是用在發(fā)生相對轉(zhuǎn)動的工作表面之間。比如說齒輪或者是滾動軸承。從數(shù)學(xué)上的解釋就需要接觸壓力和流體機(jī)械的理論。 當(dāng)軸承不得不在較高的溫度下工作的時候，固體潤滑劑例如合成物等，必須被使用，因?yàn)橥ǔＪ褂玫臐櫥驮谶@種情況下都不能工作。目前，在這方面的研究正在實(shí)施，為了尋找到合成軸承的材料，并且有低損耗和小的熱量產(chǎn)生的性能。 在有的軸承上，搖桿旋轉(zhuǎn)或在軸承上轉(zhuǎn)動，相對運(yùn)動就是 滑動。在一個自鎖的軸承裝置中，這種相對運(yùn)動就是轉(zhuǎn)動。其他的裝置也可能是旋轉(zhuǎn)或滑動。齒輪的齒嚙合是轉(zhuǎn)動與相對滑動的合成?；钊窍鄬τ趧傮w的滑動，所有的這些應(yīng)用都需要潤滑劑來減小摩擦，降低能耗，減少熱量的產(chǎn)生。 在有些軸承的應(yīng)用領(lǐng)域是不太成熟的。有些有連接桿的軸承，比如說汽車發(fā)動機(jī)上的，必須在幾千度高的高溫下和各種不同性質(zhì)的載荷下工作。這種軸承用在汽輪發(fā)動設(shè)備上可以說是穩(wěn)定性接近 100%。還有另一種極端的情況，在有些軸承有幾千種應(yīng)用，應(yīng)對各種不同的載荷。其他的輔助設(shè)施就相對不重要了。需要的是一個簡單的、容易安裝 的軸承。需要很少的甚至是不需要潤滑劑。在這種情況下，有的軸承并不是最好的選擇，因?yàn)槌杀竞拖嘟墓?。最近在軸承材料上的研究已有了一定的突破。隨著對潤滑的研究的知識的積累，設(shè)計(jì)出有良好工作狀況和較高的穩(wěn)定性的軸承已不是很遙遠(yuǎn)了。 參考文獻(xiàn) [1] sikong L,Hashimoto H,Ashima S. Breakage behavior of fine particles of brittle minerals and coal. power technology， 1990. [2] kanda Y, sano Y,Yashima Y﹒ A consideration of grinding limit based on frachure mechanics﹒ Power technology， 1986﹒