润滑油油膜是保护机器内部组件减少磨损的重要性能之一。油膜的厚度与强度是两个不同的概念。
下面让我们介绍下油膜与摩擦:
油膜厚度
润滑油的作用就是为了避免金属间的表面接触,所以,油品就必须能提供摩擦表面分离的能力,这就需要三个支撑因素——相对速度、基础油粘度和负荷量。这三个因素也会受到温度、污染以及其它因素的影响。
润滑油的作用与其产生一定厚度的膜有很大关系,油膜厚度平衡了上述因素,就可以借助于相对速度产生粘性流体膜将两摩擦表面完全隔开,由流体膜产生的压力来平衡外载荷,就称为流体动力润滑。
在具有滚动接触(可忽略的相对滑动运动)的应用中,即使具有较大的局部压力点,也可能会影响金属表面间的油膜厚度。其实这些压力点也起着重要作用。基础油的压力和粘度关系允许油品粘度因较高的压力而暂时性增加,这称为弹性流体动力润滑,尽管油膜会很薄,但依然能产生一个完整的油膜分离。
在实践当中,机器表面最理想的状态就是能实现完全分离,薄膜厚度就是为减少摩擦和磨损提供最好的保护。但是如果不具有满足这些油膜厚度的条件,例如当相对流速不足、粘度不足或负载过大时,会发生什么情况呢?其实大多数机器的设计和操作参数都允许速度不足的情况存在,比如在启动、停止或方向运动变化时。当温度过高也会导致粘度降低,过度污染同样会使得油膜间隙中的磨粒接触。
当流体动力学或弹性流体动力学润滑的先决条件未满足时,基础油将要在所谓的边界接触条件下寻求支撑,这种支撑因素就需要寻找具有摩擦磨损控制性能的添加剂。因此,基础油和添加剂就被调和在一起生产出符合特定需求的润滑油脂产品,从而减轻预期会产生的边界润滑,该润滑剂就具有油膜强度和边界润滑性能。
油膜的强度
除了油膜厚度,油膜的强度也是用以减轻摩擦和控制磨损的重要因素。当基础油粘度不足以克服金属间表面摩擦时,就需要基础油和添加剂产生化学协同效应,形成表面保护机理。在这些边界条件下,边界润滑也会受到机械表面化学和物理性质以及其它任何环境因素的影响,所以即使在负载较重、温度较高或相对表面速度较低时,油膜强度也会有所提高。
当润滑不良或润滑不良的机器表面滑动接触时,实际接触压力点上的物理分子相互作用是需要注意的。在机器表面的这种分子作用下,边界条件会受到许多物理和化学原理的约束。当添加剂化合物被选择用于油膜强度保护时,必须注意机器表面氧化、腐蚀、化学吸收和其它化学反应作用的平衡。
金属表面上的这些摩擦和磨损控制添加剂膜降低了接触点处的剪切强度。低剪切强度膜在物理相互作用中被“牺牲”,用以保护表面不受粘着、磨粒和疲劳磨损的影响。这些亚微米薄膜随着它们更接近金属表面而具有从液体到固体的特性。虽然基础油是流体动力学和弹性流体动力润滑用来保护机器表面的首选材料,但边界条件依然存在。因此,为了不受边界条件的限制,应使用合适的并具有摩擦和磨损控制性能的添加剂配方来调和润滑剂,才能在合理的限度范围内保证与机械相互作用成比例的油膜强度。