1．邊界潤(rùn)滑原理
　　摩擦副表面形成的邊界潤(rùn)滑膜雖然極薄，但只要潤(rùn)滑劑能得到及時(shí)補(bǔ)充，即使局部地方被壓破，潤(rùn)滑膜也會(huì)很快地恢復(fù)。在邊界潤(rùn)滑狀態(tài)下，摩擦因數(shù)的大小并不主要取決于潤(rùn)滑油的粘度，而主要與邊界潤(rùn)滑膜的特性有關(guān)。邊界潤(rùn)滑膜大致可劃分為吸附膜和化學(xué)反應(yīng)膜兩大類。
　�。�1）吸附膜
　　1）物理吸附膜。潤(rùn)滑油中的極性分子特別是長(zhǎng)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(rùn)滑油是由無數(shù)包含大量分子的小分子團(tuán)組成的，各分子團(tuán)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(tuán)之間則是無序的，也沒有方向性。在潤(rùn)滑油與金屬的界面上，這些分子團(tuán)由于與金屬表面的原子之間的原子引力的作用而構(gòu)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?xùn)沤Y(jié)構(gòu)。圖1．6所示為單分子層和多分子層吸附后的定向排列結(jié)構(gòu)。當(dāng)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(rùn)滑作用。圖1_7所示為摩擦副對(duì)偶表面吸附層相對(duì)滑動(dòng)的模型。當(dāng)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，表面吸附的極性分子會(huì)朝運(yùn)動(dòng)的相反方向傾斜并略呈彎曲�？梢姡�邊界潤(rùn)滑時(shí)的摩擦發(fā)生在兩表面吸附的極性分子油膜之間。
　　潤(rùn)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(rùn)滑油油性好壞與油中極性分子的含量和極性分子鏈長(zhǎng)短有關(guān)。極性分子含量多、分子鏈長(zhǎng)，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(duì)極性分子的吸附能力也不同，化學(xué)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(duì)溫度很敏感，當(dāng)溫度升高時(shí)，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(duì)滑動(dòng)速度不高的一般載荷條件下起到潤(rùn)滑作用。
　　2）化學(xué)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(jià)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(gè)過程稱為化學(xué)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(jī)部分仍保留著原來的類似硬脂酸分子的長(zhǎng)鏈，所以化學(xué)吸附同完全的化學(xué)反應(yīng)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(xué)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(diǎn)的溫度時(shí)具有良好的潤(rùn)滑性能。
　　化學(xué)吸附比物理吸附更牢固。但是化學(xué)吸附需要能量，故溫度升高，吸附增強(qiáng)，但溫度過高時(shí)容易脫附。所以化學(xué)吸附膜在通常的工作溫度、載荷及相對(duì)滑動(dòng)速度條件下，具有良好的潤(rùn)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(xué)反應(yīng)膜摩擦副處于重載、高溫、有沖擊載荷的工作狀態(tài)時(shí)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(xué)反應(yīng)，生成一層金屬鹽類的薄膜，稱為化學(xué)反應(yīng)膜�；瘜W(xué)反應(yīng)膜比化學(xué)吸附膜穩(wěn)定得多，抗重載、高溫、高速的性能也好得多�；瘜W(xué)反應(yīng)膜就是在極壓條件下，當(dāng)摩擦副的局部油膜被壓破而發(fā)生金屬表面直接接觸時(shí)，才起潤(rùn)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(xué)反應(yīng)膜的摩擦因數(shù)小，能有效地防止摩擦副對(duì)偶表面局部的直接接觸。
　　負(fù)載過高或有沖擊載荷作用時(shí)，極壓膜可能局部被壓破。這時(shí)，油中的極壓添加劑又會(huì)在新露出的那部分金屬表面上生成新的反應(yīng)膜。極壓潤(rùn)滑的過程就是上述過程的反復(fù)循環(huán)。在極壓潤(rùn)滑時(shí)，金屬的磨損比物理吸附和化學(xué)吸附膜潤(rùn)滑時(shí)要大。
　　在極壓潤(rùn)滑過程中，由于反應(yīng)膜的化學(xué)反應(yīng)是不可逆的，所以油中的極壓添加劑不斷消耗，對(duì)采用油浴或循環(huán)方式潤(rùn)滑的潤(rùn)滑油，要定期補(bǔ)充極壓添加劑。由于極壓添加劑對(duì)摩擦副有化學(xué)腐蝕作用，因而添加劑的用量要適當(dāng)，少了達(dá)不到預(yù)期的效果，過多則會(huì)加速金屬表面的腐蝕。對(duì)于非極壓狀態(tài)，不要隨意采用有極壓添加劑的潤(rùn)滑油，因?yàn)樵谶@種狀態(tài)下不易生成反應(yīng)膜，會(huì)浪費(fèi)極壓添加劑。
　�。�3）改善邊界潤(rùn)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(shí)壓強(qiáng)的大小與金屬表面狀態(tài)有關(guān)。摩擦副對(duì)偶表面粗糙度值越大，則真實(shí)接觸面積越小。在同樣的載荷作用下，接觸面壓強(qiáng)越大，邊界膜越易被壓破。減小表面粗糙度值，可以增加真實(shí)接觸面積，降低負(fù)荷油膜的壓強(qiáng)，使邊界油膜不易被壓破。
　　2）合理選用潤(rùn)滑劑。根據(jù)邊界油膜的工作溫度高低、負(fù)載的大小和是否工作在極壓狀態(tài)，對(duì)潤(rùn)滑油的品種和添加劑的類型進(jìn)行合理選擇，以改善邊界膜的潤(rùn)滑特性。
　　3）采用固體潤(rùn)滑劑等新型潤(rùn)滑材料，改變潤(rùn)滑方式。如對(duì)某些振動(dòng)沖擊大的重載摩擦副，可考慮采用添加有固體潤(rùn)滑劑的新型半液體潤(rùn)滑脂進(jìn)行干油噴濺潤(rùn)滑。
　　2．流體動(dòng)壓潤(rùn)滑原理
　　流體動(dòng)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(dòng)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(fù)載相平衡時(shí)，軸與軸承表面之間完全被油膜隔開，實(shí)現(xiàn)了液體潤(rùn)滑。圖1—8所示為徑向滑動(dòng)軸承摩擦副建立流體動(dòng)壓潤(rùn)滑的過程。
　　……