探索認(rèn)識(shí)摩擦與磨損的潤(rùn)滑技術(shù)

自18世紀(jì)英國(guó)人詹姆斯瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)開(kāi)始，人類走進(jìn)了機(jī)械時(shí)代，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中各零部件不可避免的會(huì)產(chǎn)生摩擦，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中高達(dá)四分之一的功率用來(lái)克服各種摩擦，全球一次性能源消費(fèi)目前被廣泛存在的機(jī)械摩擦所大量消耗，而磨損是材料與機(jī)械設(shè)備失效的3種主要形式之一。潤(rùn)滑則是減少摩擦、降低或避免磨損的最有效的手段，潤(rùn)滑與保養(yǎng)一直是機(jī)械工程師們的主要課題之一。

　　哪里有摩擦?兩個(gè)相互接觸的物體，在外力作用下發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或者具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，在接觸表面之間產(chǎn)生阻止發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或者相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的阻力，這個(gè)阻力稱為摩擦力，這種現(xiàn)象稱為摩擦現(xiàn)象。為了降低兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的接觸表面間的摩擦與磨損，保證摩擦副長(zhǎng)期可靠地工作，必須要選擇良好的潤(rùn)滑介質(zhì)。我們的汽車哪里存在摩擦呢?發(fā)動(dòng)機(jī)中的活塞環(huán)和汽缸壁、凸輪和挺桿、曲軸和軸瓦等;變速箱中的直齒和螺旋傘齒輪;驅(qū)動(dòng)橋中的雙曲線齒輪和盆角齒輪等，這些部件在運(yùn)行中時(shí)刻存在著摩擦。根據(jù)摩擦副的運(yùn)動(dòng)形式，可分為滑動(dòng)摩擦和滾動(dòng)摩擦。根據(jù)摩擦零件工作條件和潤(rùn)滑油在摩擦表面間所起的作用，將潤(rùn)滑分為兩種類型：流體潤(rùn)滑和邊界潤(rùn)滑。

　　流體潤(rùn)滑是在兩個(gè)摩擦表面之間有一層具有一定壓力的流體，流體將摩擦表面完全隔開(kāi)，在摩擦表面間建立高壓油膜，使摩擦表面分開(kāi)，減少機(jī)械表面的摩擦和磨損，流體中的壓力還可以平衡摩擦零件所受的外載荷。流體潤(rùn)滑的主要優(yōu)點(diǎn)是摩擦阻力小，發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱目前采用的均為流體潤(rùn)滑，而發(fā)動(dòng)機(jī)油和變速箱油則稱之為流體潤(rùn)滑油。

　　在流體潤(rùn)滑過(guò)程中，潤(rùn)滑油膜隔開(kāi)兩個(gè)摩擦面，如曲軸和軸瓦，由于表面不直接接觸，理論上就不會(huì)出現(xiàn)黏附和磨料磨損，摩擦阻力的大小僅由潤(rùn)滑油的粘度決定。但是流體潤(rùn)滑必須在潤(rùn)滑油的粘度和運(yùn)動(dòng)零件的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷配合適當(dāng)?shù)臈l件下才能實(shí)現(xiàn)，在負(fù)荷增大或粘度、轉(zhuǎn)速降低的情況下，比如使用到劣質(zhì)機(jī)油、長(zhǎng)時(shí)間重載高溫或者機(jī)油壓力不足時(shí)動(dòng)壓油膜將變薄，當(dāng)油膜厚度小于摩擦面微凸體的高度時(shí)，微凸體將會(huì)直接接觸，這時(shí)摩擦系數(shù)增大，發(fā)動(dòng)機(jī)功率會(huì)有所下降，并出現(xiàn)高于油膜厚度的有限磨損。此時(shí)對(duì)摩擦副的減磨抗磨作用，不僅取決于潤(rùn)滑油的粘度，更重要的是取決于潤(rùn)滑油化學(xué)成分與表面的互相作用，這種情況就屬于邊界潤(rùn)滑。邊界潤(rùn)滑大部分摩擦面上存在一層與潤(rùn)滑介質(zhì)本體性質(zhì)不同的油膜，這層稀薄的油膜厚度小于表面微凸體的高度，不能防止摩擦面微凸體的接觸，但有良好的潤(rùn)滑性能，可以減少摩擦和磨損。

　　我們了解摩擦和磨損的成因之后，需要解決兩方面的問(wèn)題，在潤(rùn)滑油方面制造出油膜強(qiáng)度足夠的潤(rùn)滑產(chǎn)品，在高溫重載等嚴(yán)苛環(huán)境之下保證油膜不至于破裂，避免機(jī)件直接摩擦產(chǎn)生磨損。在發(fā)動(dòng)機(jī)等相關(guān)部件的制造方面，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)材料和制造工藝不斷的進(jìn)步，如曲軸、凸輪軸、缸壁活塞環(huán)等易磨損部件采用精細(xì)拋光工藝，表面附有耐磨涂層，盡可能地消除摩擦副表面的微凸體以保證發(fā)動(dòng)機(jī)部件的配合精密度。兩方面的不斷進(jìn)步，目前潤(rùn)滑油和發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命都較以往有了大幅提高，當(dāng)今高品質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)油的換油里程都可以輕松突破一萬(wàn)公里，而發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)壽命都可以達(dá)到百萬(wàn)公里(以有效保養(yǎng)為前提)。

　　在日常使用方面如何減少摩擦避免磨損呢?對(duì)于當(dāng)代乘用車來(lái)說(shuō)一是要使用高品質(zhì)的潤(rùn)滑油如質(zhì)量等級(jí)為SN或者SM的產(chǎn)品;二是最好使用低粘度產(chǎn)品如0W/20、5W/20或5W/30，這一類低粘度潤(rùn)滑油能夠在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)的初期快速到達(dá)機(jī)件表面，避免摩擦的產(chǎn)生。這里可能有人會(huì)問(wèn)，SAE為20的產(chǎn)品是不是太稀了?能否滿足潤(rùn)滑需求?上面已經(jīng)講到，當(dāng)代發(fā)動(dòng)機(jī)的制造精度已經(jīng)非常高，使用什么粘度的發(fā)動(dòng)機(jī)油是由汽車生產(chǎn)企業(yè)決定的，汽車生產(chǎn)企業(yè)與潤(rùn)滑油企業(yè)都已經(jīng)發(fā)現(xiàn)摩擦和磨損更多的是發(fā)生在車輛靜置較長(zhǎng)時(shí)間后的冷啟動(dòng)初期階段，并且做了大量的實(shí)驗(yàn)以確定合適粘度的發(fā)動(dòng)機(jī)油，W后面的粘度保持與原廠保養(yǎng)手冊(cè)上的推薦值一致，通常而言是最合適的選擇。而發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到正常工作溫度之后的磨損是極低的，因?yàn)檫@是發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)者最為理想的潤(rùn)滑狀態(tài)，可以確保活塞經(jīng)歷億萬(wàn)次的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，曲軸經(jīng)歷億萬(wàn)次的轉(zhuǎn)動(dòng)仍然保持良好運(yùn)轉(zhuǎn)。SAE為20的低粘度的潤(rùn)滑油均為全合成產(chǎn)品，消除摩擦已經(jīng)不是靠傳統(tǒng)的物理油膜厚度，而是依靠高性能的添加劑帶來(lái)的強(qiáng)度極高的化學(xué)油膜。當(dāng)然對(duì)于一些車齡長(zhǎng)、配合間隙較大的發(fā)動(dòng)機(jī)，適當(dāng)?shù)奶岣哒扯瓤梢詽M足潤(rùn)滑需求，同時(shí)可以減少機(jī)油消耗。

潤(rùn)滑油的使命就是消除摩擦減少磨損，延長(zhǎng)機(jī)器設(shè)備的使用壽命，統(tǒng)一潤(rùn)滑油官網(wǎng)小編樂(lè)意分享潤(rùn)滑知識(shí)以方便廣大消費(fèi)者，同時(shí)我們將竭誠(chéng)為廣大消費(fèi)者奉獻(xiàn)節(jié)能、高效、長(zhǎng)壽命的潤(rùn)滑產(chǎn)品。