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油膜的厚度

說到潤(rùn)滑，你會(huì)想到什么？它應(yīng)該是先產(chǎn)生一層有厚度的膜，從而去分離兩個(gè)金屬表面的基礎(chǔ)油，因?yàn)闈?rùn)滑油的作用就是為了避免金屬間的表面接觸。所以在這種需求下，油品就必須能提供摩擦表面分離的能力，這就需要三個(gè)支撐因素——相對(duì)速度、基礎(chǔ)油粘度和負(fù)荷量。這三個(gè)因素也會(huì)受到溫度、污染以及其它因素的影響。當(dāng)油膜厚度平衡了這些因素，即借助于相對(duì)速度產(chǎn)生粘性流體膜將兩摩擦表面完全隔開，由流體膜產(chǎn)生的壓力來平衡外載荷，就稱為流體動(dòng)力潤(rùn)滑。

在具有滾動(dòng)接觸（可忽略的相對(duì)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)）的應(yīng)用中，即使具有較大的局部壓力點(diǎn)，也可能會(huì)影響金屬表面間的油膜厚度。其實(shí)這些壓力點(diǎn)也起著重要作用?；A(chǔ)油的壓力和粘度關(guān)系允許油品粘度因較高的壓力而暫時(shí)性增加，這稱為彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑，盡管油膜會(huì)很薄，但依然能產(chǎn)生一個(gè)完整的油膜分離。

在實(shí)踐當(dāng)中，機(jī)器表面最理想的狀態(tài)就是能實(shí)現(xiàn)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(hù)。但是如果不具有滿足這些油膜厚度的條件，例如當(dāng)相對(duì)流速不足、粘度不足或負(fù)載過大時(shí)，會(huì)發(fā)生什么情況呢？其實(shí)大多數(shù)機(jī)器的設(shè)計(jì)和操作參數(shù)都允許速度不足的情況存在，比如在啟動(dòng)、停止或方向運(yùn)動(dòng)變化時(shí)。當(dāng)溫度過高也會(huì)導(dǎo)致粘度降低，過度污染同樣會(huì)使得油膜間隙中的磨粒接觸。

當(dāng)流體動(dòng)力學(xué)或彈性流體動(dòng)力學(xué)潤(rùn)滑的先決條件未滿足時(shí)，基礎(chǔ)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(chǔ)油和添加劑就被調(diào)和在一起生產(chǎn)出符合特定需求的潤(rùn)滑油脂產(chǎn)品，從而減輕預(yù)期會(huì)產(chǎn)生的邊界潤(rùn)滑，該潤(rùn)滑劑就具有油膜強(qiáng)度和邊界潤(rùn)滑性能。

油膜的作用

油膜的強(qiáng)度是除了油膜厚度以外，用以減輕摩擦和控制磨損的重要因素。如上所述，在流體動(dòng)力學(xué)和彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑中，粘度是影響油膜厚度的關(guān)鍵。當(dāng)基礎(chǔ)油粘度不足以克服金屬間表面摩擦?xí)r，就需要基礎(chǔ)油和添加劑產(chǎn)生化學(xué)協(xié)同效應(yīng)，形成表面保護(hù)機(jī)理。在這些邊界條件下，邊界潤(rùn)滑也會(huì)受到機(jī)械表面化學(xué)和物理性質(zhì)以及其它任何環(huán)境因素的影響，所以即使在負(fù)載較重、溫度較高或相對(duì)表面速度較低時(shí)，油膜強(qiáng)度也會(huì)有所提高。

無潤(rùn)滑的表面相互作用

如果你在顯微鏡狀態(tài)下的分子水平觀察機(jī)械接觸表面，你將發(fā)現(xiàn)即使它們被加工得非常光滑，但實(shí)際依然是相對(duì)粗糙的。這就如同宇航員從遙遠(yuǎn)的空間角度看，地球是一個(gè)完美光滑的球體，而站在地球表面的人則看到地球是充滿了高高低低的山脈和山谷一樣。

這是因?yàn)?，?dāng)兩個(gè)金屬表面接觸時(shí)，實(shí)際接觸面積將顯著低于表觀接觸面積。從顯微鏡下的“微觀山”看，這些接觸表面都是凹凸的最高點(diǎn)，低的粗糙面接觸率較低。這些粗糙表面會(huì)因金屬的相應(yīng)剪切強(qiáng)度而出現(xiàn)彈性變形。因此初始接觸點(diǎn)首先產(chǎn)生彈性變形，之后更多的接觸點(diǎn)將連接起來，實(shí)際接觸面積會(huì)隨著負(fù)荷強(qiáng)度的增加而增加。