《礦山機械設備維修與安裝/高等職業(yè)教育改革創(chuàng)新示范教材》以現(xiàn)場工作任務驅動和導向，按照工學交替的教學模式，以現(xiàn)場工作任務實施方法、內(nèi)容和過程為主線，學習礦山機械設備的基礎知識和修理、安裝基本方法、技能，培養(yǎng)學生礦山機械修理安裝崗位職業(yè)綜合能力。全書共分7個單元，內(nèi)容包括機械的磨損與潤滑、機械零件的斷裂變形分析與防止、機械零件的腐蝕與防腐、機械設備故障診斷、機械設備維修過程分析、典型零部件的維修、礦山機械設備的修理與安裝等。本書適合于高等職業(yè)技術院校和成人教育院校礦山機電專業(yè)使用，也可供礦業(yè)類相關專業(yè)選用，亦可供現(xiàn)場工程技術人員使用或參考。
1．邊界潤滑原理
摩擦副表面形成的邊界潤滑膜雖然極薄，但只要潤滑劑能得到及時補充，即使局部地方被壓破，潤滑膜也會很快地恢復。在邊界潤滑狀態(tài)下，摩擦因數(shù)的大小并不主要取決于潤滑油的粘度，而主要與邊界潤滑膜的特性有關。邊界潤滑膜大致可劃分為吸附膜和化學反應膜兩大類。
�。�1）吸附膜
1）物理吸附膜。潤滑油中的極性分子特別是長鏈極性分子，在靜電引力和分子引力的作用下，能夠牢固地吸附在金屬表面形成一層吸附膜，這種現(xiàn)象稱為物理吸附。潤滑油是由無數(shù)包含大量分子的小分子團組成的，各分子團內(nèi)部的分子相互平行并有一定的方向性，或者叫做有序排列，而各分子團之間則是無序的，也沒有方向性。在潤滑油與金屬的界面上，這些分子團由于與金屬表面的原子之間的原子引力的作用而構成吸附層后，所有極性分子就形成垂直于金屬表面定向排列的分子柵結構。圖1．6所示為單分子層和多分子層吸附后的定向排列結構。當單層吸附飽和后，極性分子在金屬表面緊密排列，使分子間的內(nèi)聚力增大，吸附膜具有一定的承載能力，能有效地防止兩摩擦表面直接接觸，起到潤滑作用。圖1_7所示為摩擦副對偶表面吸附層相對滑動的模型。當發(fā)生相對滑動時，表面吸附的極性分子會朝運動的相反方向傾斜并略呈彎曲。可見，邊界潤滑時的摩擦發(fā)生在兩表面吸附的極性分子油膜之間。
潤滑過程中，極性分子能在金屬表面形成良好吸附膜的性能稱為油性。潤滑油油性好壞與油中極性分子的含量和極性分子鏈長短有關。極性分子含量多、分子鏈長，則油性好。但是，油性并不單純決定于油中極性分子的種類和數(shù)量。不同的金屬對極性分子的吸附能力也不同，化學性活潑的金屬比不活潑的金屬更容易吸附極性分子。
物理吸附對溫度很敏感，當溫度升高時，分子的活性增加使吸附牢度下降。所以，物理吸附膜只能在摩擦副工作溫度較低、相對滑動速度不高的一般載荷條件下起到潤滑作用。
2）化學吸附膜。極性分子首先在金屬表面形成物理吸附層，然后通過電子價的交換與摩擦副表面的金屬或金屬氧化物生成金屬皂，這個過程稱為化學吸附。一方面，金屬離子保持在原來的晶格上，仍然保留著一部分原有分子的理物性能；另一方面，皂分子中的有機部分仍保留著原來的類似硬脂酸分子的長鏈，所以化學吸附同完全的化學反應不一樣。而且這種吸附是可逆的，不斷有脫附和新的分子吸附上去。由化學吸附生成的不穩(wěn)定的金屬皂是一種具有低剪切力的固體物，在低于皂熔點的溫度時具有良好的潤滑性能。
化學吸附比物理吸附更牢固。但是化學吸附需要能量，故溫度升高，吸附增強，但溫度過高時容易脫附。所以化學吸附膜在通常的工作溫度、載荷及相對滑動速度條件下，具有良好的潤滑性能；在溫度較高和重載高速的條件下，皂膜則不易保持。
�。�2）化學反應膜摩擦副處于重載、高溫、有沖擊載荷的工作狀態(tài)時稱為極壓狀態(tài)。在極壓狀態(tài)下，吸附膜的吸附牢度很差，抗壓性能也很差，極易被壓破。但是，如果油中含有硫、磷等活性元素，在這種溫度條件下，這些元素能與金屬表層發(fā)生化學反應，生成一層金屬鹽類的薄膜，稱為化學反應膜�；瘜W反應膜比化學吸附膜穩(wěn)定得多，抗重載、高溫、高速的性能也好得多�；瘜W反應膜就是在極壓條件下，當摩擦副的局部油膜被壓破而發(fā)生金屬表面直接接觸時，才起潤滑作用，從而避免了局部出現(xiàn)干摩擦。在極壓狀態(tài)下，化學反應膜的摩擦因數(shù)小，能有效地防止摩擦副對偶表面局部的直接接觸。
負載過高或有沖擊載荷作用時，極壓膜可能局部被壓破。這時，油中的極壓添加劑又會在新露出的那部分金屬表面上生成新的反應膜。極壓潤滑的過程就是上述過程的反復循環(huán)。在極壓潤滑時，金屬的磨損比物理吸附和化學吸附膜潤滑時要大。
在極壓潤滑過程中，由于反應膜的化學反應是不可逆的，所以油中的極壓添加劑不斷消耗，對采用油浴或循環(huán)方式潤滑的潤滑油，要定期補充極壓添加劑。由于極壓添加劑對摩擦副有化學腐蝕作用，因而添加劑的用量要適當，少了達不到預期的效果，過多則會加速金屬表面的腐蝕。對于非極壓狀態(tài)，不要隨意采用有極壓添加劑的潤滑油，因為在這種狀態(tài)下不易生成反應膜，會浪費極壓添加劑。
�。�3）改善邊界潤滑的措施
1）減小表面粗糙度值。金屬表面各處邊界膜承受的真實壓強的大小與金屬表面狀態(tài)有關。摩擦副對偶表面粗糙度值越大，則真實接觸面積越小。在同樣的載荷作用下，接觸面壓強越大，邊界膜越易被壓破。減小表面粗糙度值，可以增加真實接觸面積，降低負荷油膜的壓強，使邊界油膜不易被壓破。
2）合理選用潤滑劑。根據(jù)邊界油膜的工作溫度高低、負載的大小和是否工作在極壓狀態(tài)，對潤滑油的品種和添加劑的類型進行合理選擇，以改善邊界膜的潤滑特性。
3）采用固體潤滑劑等新型潤滑材料，改變潤滑方式。如對某些振動沖擊大的重載摩擦副，可考慮采用添加有固體潤滑劑的新型半液體潤滑脂進行干油噴濺潤滑。
2．流體動壓潤滑原理
流體動壓可以在曲面及平面摩擦副中形成。在曲面接觸的摩擦副中，動壓的形成是在一定的壓力和速度下，使曲面問形成油楔，油楔作用在軸上的總壓力和軸上的負載相平衡時，軸與軸承表面之間完全被油膜隔開，實現(xiàn)了液體潤滑。圖1—8所示為徑向滑動軸承摩擦副建立流體動壓潤滑的過程。
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