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        設(shè)備潤(rùn)滑是設(shè)備維護(hù)工作的重要組成部分，而且其作用日顯突出。設(shè)備潤(rùn)滑工作包括潤(rùn)滑管理與潤(rùn)滑技術(shù)兩個(gè)范疇。近年來(lái)，潤(rùn)滑技術(shù)發(fā)展迅速，在設(shè)備工程領(lǐng)域中的地位顯著提高，成為四大工程技術(shù)之一。

一、引言

        各類機(jī)械設(shè)備都是靠其機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)其預(yù)定功能的。相互接觸的機(jī)器零件在運(yùn)動(dòng)中不可避免地產(chǎn)生摩擦，并導(dǎo)致機(jī)件產(chǎn)生磨損。摩擦依潤(rùn)滑狀態(tài)不同可分為：干摩擦、邊界摩擦和液態(tài)摩擦。為了降低摩擦，減少磨損，降低能耗，提高設(shè)備運(yùn)行效率，常用的措施就是在設(shè)備相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部位進(jìn)行潤(rùn)滑。就邊界摩擦而言，其潤(rùn)滑原理為：潤(rùn)滑劑的分子與零件摩擦表面結(jié)合而形成邊界膜，從而不同程度地降低摩擦系數(shù)，減少或防止零件磨損。

        用于設(shè)備潤(rùn)滑的材料即潤(rùn)滑劑，約有600余種。潤(rùn)滑劑可以分為潤(rùn)滑基體和潤(rùn)滑添加劑兩大類。潤(rùn)滑基體又分為天然潤(rùn)滑劑和人工合成潤(rùn)滑劑。

二、潤(rùn)滑技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

        當(dāng)前，在設(shè)備潤(rùn)滑技術(shù)發(fā)展中有四個(gè)方面值得關(guān)注，現(xiàn)分述如下。

1．合成油品的發(fā)展與應(yīng)用

        在天然油品中以礦物油應(yīng)用最多。不論礦物潤(rùn)滑油還是潤(rùn)滑脂，都有明顯的潤(rùn)滑效果與不足。

天然潤(rùn)滑油突出的缺點(diǎn)為：

（1）油液的黏度隨工作環(huán)境溫度變化而變化，影響機(jī)器潤(rùn)滑效果；

（2）在空氣中易氧化變質(zhì)，尤其在高溫情況下，其穩(wěn)定性較差；

（3）摩擦系數(shù)偏大，運(yùn)動(dòng)功率消耗偏大；

（4）油液不易降解，污染環(huán)境。

        為了克服天然潤(rùn)滑油存在的諸多問題，從20世紀(jì)30年代起，潤(rùn)滑科技人員開始研制合成潤(rùn)滑劑。美國(guó)、德國(guó)先后生產(chǎn)出各種規(guī)格的合成潤(rùn)滑油，并逐步推廣應(yīng)用。

    合成潤(rùn)滑油的優(yōu)點(diǎn)是：

（1）良好的黏溫性能；

（2）高溫抗氧化的穩(wěn)定性，使用期長(zhǎng)，約為礦物油的六倍。因此，可減少換油次數(shù)，節(jié)約材料；

（3）低揮發(fā)性；

（4）降低摩擦系數(shù)20％－35％，降低功耗4.4％-13.5％，個(gè)別的達(dá)到30％以上；

（5）有些品牌具有生物降解性，有利于環(huán)保。

        合成潤(rùn)滑油雖然價(jià)格較昂貴，一般為礦物油的4-5倍，但若選用適當(dāng)，其總費(fèi)用仍能減少，有的可減少1/2。

        目前，世界工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家普遍重視合成潤(rùn)滑油的使用，尤其是在汽車上。如在美國(guó)，90％以上的汽油機(jī)和 60％以上的柴油機(jī)均采用多級(jí)合成油；在日本，100％的汽油機(jī)和52％的柴油機(jī)采用多級(jí)合成油。在我國(guó)則應(yīng)用較少，僅有13％的汽油機(jī)和16％的柴油機(jī)使用了多級(jí)合成油。

2．精密過(guò)濾技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

        為了保持機(jī)器潤(rùn)滑油的潔凈度，在設(shè)備維護(hù)規(guī)程中均規(guī)定應(yīng)對(duì)油液進(jìn)行隨時(shí)或定時(shí)的過(guò)濾，去除雜質(zhì)。但隨著對(duì)機(jī)器零件失效的深入分析發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用精密過(guò)濾技術(shù)有新的收獲。    運(yùn)行中機(jī)器零件的失效主要表現(xiàn)為四種形式。對(duì)于防止斷裂、變形和腐蝕，特別是前兩種失效，已有比較可靠的解決方法。如從設(shè)計(jì)（包括對(duì)材料的選用、 制造和監(jiān)測(cè)等方面采取措施，而磨損地難以預(yù)防。

        近年來(lái)，國(guó)中外的設(shè)備工程師通過(guò)試驗(yàn)研究認(rèn)為，機(jī)件磨損表現(xiàn)為摩擦磨損、黏附磨損和磨粒磨損三種形式。前兩種磨損通過(guò)良好的潤(rùn)滑即可預(yù)防。對(duì)磨粒磨損的認(rèn)識(shí)則不充分。大量實(shí)驗(yàn)證明，油液中由金屬零件上脫落的顆粒雜質(zhì)是造成零件磨損的主要原因。因此，應(yīng)經(jīng)常檢測(cè)油液中磨粒的數(shù)量與形狀，做到及時(shí)清除。常用的方法就是對(duì)油液進(jìn)行精密過(guò)濾，濾掉》5μm的雜質(zhì)，其效果顯著。瑞典SKF軸承公司的試驗(yàn)表明，清除油液中2～5μm的固體顆粒后，軸承的壽命可以延長(zhǎng)10－50倍；日本BHP鋼鐵公司NSC軋鋼廠長(zhǎng)期實(shí)行“潤(rùn)

        滑污染預(yù)防控制”取得顯著效果，設(shè)備故障由每年300余起降至85起，液壓泵更新率降低80％。

        對(duì)于精密過(guò)濾技術(shù)，有的工程師稱其為“主動(dòng)維護(hù)”，并定義為“對(duì)導(dǎo)致設(shè)備零件損壞（失效）的根源性因素進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制，防止零件失效，降低設(shè)備故障，減少維修的一種積極措施?！庇械膶W(xué)術(shù)論文把這種措施稱為“真正的預(yù)防維修”。據(jù)美國(guó)有關(guān)單位的報(bào)告分析，“主動(dòng)維護(hù)” 以低成本保證設(shè)備液壓系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)所支出的費(fèi)用為故障（事后）維修費(fèi)用的1/180，為定期（預(yù)防）維修的1／130，為狀態(tài)（預(yù)知）維修的1/80。所以，它稱這種方式為第四代維修。

3．潤(rùn)滑添加劑的發(fā)展與應(yīng)用

        隨著工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步和設(shè)備性能的提高，普通礦物潤(rùn)滑油脂已難以滿足設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的需求。為此，科技工作者開始研究在潤(rùn)滑劑中加人少量 （3％－5％）特制物質(zhì)，以改善其潤(rùn)滑性能，這種特制物質(zhì)被稱為潤(rùn)滑添加劑。潤(rùn)滑添加劑一般不改變潤(rùn)滑基體的黏度等性能，也不與潤(rùn)滑劑產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。

綜合來(lái)看，潤(rùn)滑添加劑有以下作用：

（1）改善潤(rùn)滑劑的性能。如增加油膜強(qiáng)度；

（2）提高潤(rùn)滑劑的工作適應(yīng)性。如改善黏溫特性、降低油液凝點(diǎn)、消除油液中的泡沫等；

（3）增加潤(rùn)滑劑的穩(wěn)定性。如提高抗氧化性和抗腐蝕性；

（4）改善零件表面

性能與工作狀況。如提高零件抗磨性，修復(fù)零件磨損，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)功能。

目前，世界各國(guó)研制的潤(rùn)滑添加劑已有11大類上千個(gè)品種，其中姣姣者為納米添加劑。該項(xiàng)技術(shù)大大提高了設(shè)備潤(rùn)滑應(yīng)用效果。

（1）納米添加劑作用機(jī)理

        當(dāng)物質(zhì)顆粒尺寸細(xì)小到納米級(jí)時(shí)，通常在1-100nrn范圍內(nèi)，此時(shí)該物質(zhì)本身的許多固有性能均發(fā)土質(zhì)的變化。這種現(xiàn)象稱為納米效應(yīng)。納米效應(yīng)之一的表面與界面效應(yīng)，將使?jié)櫥砑觿┘易瀹a(chǎn)生一次飛躍。

        當(dāng)物質(zhì)粒子細(xì)化后，其表面積顯著增加，同時(shí)處于表面位置的原子分子數(shù)量也大幅增加。一般，粒度100nrn的粒子，其表面原子分子數(shù)僅占總原子分子數(shù)的 2％；粒度10nrn的粒子，表面原子分子數(shù)所占比例為20％；粒度1nm的粒子的表面原子分子數(shù)所占比例則達(dá)90％以上。

        粒子表層原子分子的晶場(chǎng)環(huán)境和結(jié)合能與粒子內(nèi)部原子分子不一樣。表層原子周圍缺少電子，有很多空鍵，表現(xiàn)為不飽和狀態(tài)，具有極高的化學(xué)活動(dòng)能力。利用這種效應(yīng)可以大大改善潤(rùn)滑劑的效能。

（2）納米添加劑性能分析

         目前，納米添加劑主要有納米無(wú)機(jī)物、納米無(wú)機(jī)鹽、納米有機(jī)化合物、納米有機(jī)高分子材料和納米金屬五類。它們具備各自的優(yōu)異性能，最突出的有以下三個(gè)方面。

        ①提高油膜強(qiáng)度。由于納米粒子的表面界面效應(yīng)，當(dāng)含有添加劑的潤(rùn)滑油脂與零件摩擦表面接觸后，能形成納米吸附膜，并在運(yùn)轉(zhuǎn)中形成納米反應(yīng)膜。其強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)添加劑產(chǎn)生的物理吸附膜、化學(xué)吸附膜和化學(xué)反應(yīng)膜。而且由于其粒度非常小，它可以鉆人微米級(jí)添加劑進(jìn)不去的超細(xì)微縫隙，使?jié)櫥Ч选?/p>

        ②提高添加劑的懸浮密度和均勻程度。由于納米粒子粒度小、重量輕，所以它很容易長(zhǎng)期穩(wěn)定地懸浮在潤(rùn)滑油液中。如1粒1μm3的添加劑顆粒，當(dāng)它細(xì)化為10nrn粒度的粒子后，其粒數(shù)可增至106粒。這被稱為納米粒子的體積效應(yīng)和數(shù)量效應(yīng)。上述性能是普通添加劑不具備的。

        ③實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的修復(fù)功能。納米添加劑的修復(fù)功能體現(xiàn)在兩個(gè)方面。一方面，添加劑中的納米金屬粒子在催化劑的作用下與金屬零件表層結(jié)合，形成新的晶格結(jié)構(gòu)，填平磨損痕跡。同時(shí)達(dá)到優(yōu)化摩擦副配合間隙的效果；另一方面，在運(yùn)動(dòng)零件發(fā)生極壓摩擦?xí)r，納米添加劑能在零件表面形成金屬陶磁保護(hù)層，使其硬度大大提高，從而防止零件產(chǎn)生新的磨損。

4．油氣潤(rùn)滑技術(shù)

        設(shè)備潤(rùn)滑因設(shè)備結(jié)構(gòu)和采用潤(rùn)滑材料的不同有多種潤(rùn)滑方式。比較先進(jìn)的是自動(dòng)定時(shí)給油裝置，其中以油霧潤(rùn)滑應(yīng)用較為普遍。

        目前，潤(rùn)滑工程師正在研究一種新的潤(rùn)滑方式，即油氣潤(rùn)滑技術(shù)。它比油霧潤(rùn)滑在潤(rùn)滑效果和油料消耗等方面都有明顯改善。

        傳統(tǒng)的油霧潤(rùn)滑是使油液被霧化成0.5－2μm的霧粒，隨壓縮空氣等速前進(jìn)到機(jī)器中。而油氣潤(rùn)滑是用步進(jìn)式給油器以0.3-0.4MPa的壓縮空氣，以 30-80m/s的流速，定時(shí)、定量地將油滴以0.02-0.05m/s的速度噴到潤(rùn)滑部位。

        油氣潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)主要有：

（1）耗油量為油霧潤(rùn)滑的1/10-1/30；

（2）油液外溢少，有利于改善工作環(huán)境；

（3）適用于高速、重載、高溫狀態(tài)下工作的零件的潤(rùn)滑。

三、結(jié)語(yǔ)

        上述幾種新潤(rùn)滑技術(shù)確有其突出的優(yōu)越性，但任何先進(jìn)技術(shù)都有其適用范圍，且上述潤(rùn)滑技術(shù)有的是國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)。潤(rùn)滑工程師在采用新的潤(rùn)滑技術(shù)與潤(rùn)滑材料時(shí)，應(yīng)根據(jù)自己設(shè)備的結(jié)構(gòu)與運(yùn)行狀況合理選用，以取得最佳效果。