潤滑油油膜是保護機器內部組件減少磨損的重要性能之一。油膜的厚度與強度是兩個不同的概念。
下面讓我們介紹下油膜與摩擦:
油膜厚度
潤滑油的作用就是為了避免金屬間的表面接觸,所以,油品就必須能提供摩擦表面分離的能力,這就需要三個支撐因素——相對速度、基礎油粘度和負荷量。這三個因素也會受到溫度、污染以及其它因素的影響。
潤滑油的作用與其產生一定厚度的膜有很大關系,油膜厚度平衡了上述因素,就可以借助于相對速度產生粘性流體膜將兩摩擦表面完全隔開,由流體膜產生的壓力來平衡外載荷,就稱為流體動力潤滑。
在具有滾動接觸(可忽略的相對滑動運動)的應用中,即使具有較大的局部壓力點,也可能會影響金屬表面間的油膜厚度。其實這些壓力點也起著重要作用。基礎油的壓力和粘度關系允許油品粘度因較高的壓力而暫時性增加,這稱為彈性流體動力潤滑,盡管油膜會很薄,但依然能產生一個完整的油膜分離。
在實踐當中,機器表面最理想的狀態就是能實現完全分離,薄膜厚度就是為減少摩擦和磨損提供最好的保護。但是如果不具有滿足這些油膜厚度的條件,例如當相對流速不足、粘度不足或負載過大時,會發生什么情況呢?其實大多數機器的設計和操作參數都允許速度不足的情況存在,比如在啟動、停止或方向運動變化時。當溫度過高也會導致粘度降低,過度污染同樣會使得油膜間隙中的磨粒接觸。
當流體動力學或彈性流體動力學潤滑的先決條件未滿足時,基礎油將要在所謂的邊界接觸條件下尋求支撐,這種支撐因素就需要尋找具有摩擦磨損控制性能的添加劑。因此,基礎油和添加劑就被調和在一起生產出符合特定需求的潤滑油脂產品,從而減輕預期會產生的邊界潤滑,該潤滑劑就具有油膜強度和邊界潤滑性能。
油膜的強度
除了油膜厚度,油膜的強度也是用以減輕摩擦和控制磨損的重要因素。當基礎油粘度不足以克服金屬間表面摩擦時,就需要基礎油和添加劑產生化學協同效應,形成表面保護機理。在這些邊界條件下,邊界潤滑也會受到機械表面化學和物理性質以及其它任何環境因素的影響,所以即使在負載較重、溫度較高或相對表面速度較低時,油膜強度也會有所提高。
當潤滑不良或潤滑不良的機器表面滑動接觸時,實際接觸壓力點上的物理分子相互作用是需要注意的。在機器表面的這種分子作用下,邊界條件會受到許多物理和化學原理的約束。當添加劑化合物被選擇用于油膜強度保護時,必須注意機器表面氧化、腐蝕、化學吸收和其它化學反應作用的平衡。
金屬表面上的這些摩擦和磨損控制添加劑膜降低了接觸點處的剪切強度。低剪切強度膜在物理相互作用中被“犧牲”,用以保護表面不受粘著、磨粒和疲勞磨損的影響。這些亞微米薄膜隨著它們更接近金屬表面而具有從液體到固體的特性。雖然基礎油是流體動力學和彈性流體動力潤滑用來保護機器表面的首選材料,但邊界條件依然存在。因此,為了不受邊界條件的限制,應使用合適的并具有摩擦和磨損控制性能的添加劑配方來調和潤滑劑,才能在合理的限度范圍內保證與機械相互作用成比例的油膜強度。