工业设备管理的油液监测

      一、科学设备管理方法
　　人大八届四次会议通过了《国民经济和社会发展"九五"计划和2010年远景目标纲要》提出要实现两个根本性转变：经济体制从计划经济向社会主义市场经济体制转变；经济增长方式从粗放型向集约型转变。设备是实现"九五"和2010年目标的主要物质技术基础，设备科学管理是企业进行科学管理的重要部分。设备的科学管理包括设备使用管理、设备维护管理、设备润滑管理、设备故障管理、设备维修管理、设备备件管理等等。设备的润滑管理、故障管理都是设备科学管理的重要部分，也是我们这一专题要介绍的主要内容。
　　（一）用磨擦学理论指导设备润滑管理
　　摩擦学是一门新兴、边缘学科。它以现代测试技术为手段，涉及物理、化学、材料等学科，是研究作相互运动表面行为的科学。现代设备的失效，很少是整体失效，多数是局部关链部件的失效，应用摩擦学原理，优化摩擦副的结构、材质、润滑方式和选用适合的润滑剂是解决关键部件失效的有效途径。
　　为此，首先我们必须对摩擦学所涉及的摩擦、磨损和润滑有个概括的了解。可以说摩擦是现象，磨损是结果，润滑则是改善摩擦（多数是减少摩擦，有时是需要增加摩擦），降低磨损的重要手段。
　　1. 摩擦：是一种无处不在的现象。汽车停在平地上很稳当，如果停在下滑（不陡）斜面上就会受到下滑力的影响，要防止下滑就要使用刹车，刹住车轮使它们不转，车轮轮胎与地面间的摩擦力使其停止运动。而在开动时除了希望轮胎与地面摩擦加大（否则会打滑，如在泥沼地况），其它机械传动部分都希望减少摩擦，使摩损失越小越好。以减少能量的损耗。
　　摩擦有许多分类方法：
　　（1）按摩擦副运动状态分类：
　　（a）静摩擦：一个物体在外力作用下沿另一物体表面有相对运动趋势，或说产生微观弹性位移而未发生整体宏观运动时的摩擦称静摩擦。
　　（b）动摩擦：当一个物体在外力作用下沿另一物体表面作相对运动时产生的摩擦叫作动摩擦。产生阻碍物体运动的切向力叫做动摩擦力。
　　（2）按摩擦副的运动形式分类
　　（a）滑动摩擦：两接触表面作相对滑动时的摩擦叫做滑动摩擦。
　　（b）滚动摩擦：在力矩作用下，物体沿接触表面滚动时的摩擦叫滚动摩擦。
　　（3）按摩擦副表面的润滑状态分类。
　　（a）干摩擦：既无润滑又无湿气的摩擦。对于干摩擦的测量，通常时指在大气中用溶剂（酒精、丙酮、苯）洗净或用电解洗净后的表面间的摩擦。
　　（b）流体摩擦：指流体润滑条件下的摩擦。这时两表面完全被液体油膜隔开，摩擦表现为由粘性液体引起。所有经典润滑理论都主要是指这种润滑状态。摩擦阻力由流体粘性阻力所决定。
　　（c）边界摩擦：指摩擦表面有一层极薄的润滑膜存在时的摩擦，润滑膜不遵从流体力学定律，而且两表面间的摩擦阻力不取决于润滑剂的粘度而是取决于两接触面的特性和润滑剂的特性。这个膜的厚度最小可达纳米级，称为分子膜。
　　（d）混合摩擦：属于过渡状态的摩擦，包括半干摩擦和半流体摩擦。
　　2. 磨损
　　磨损是固体与其它物体或介质相互间发生机械作用时，其表层的破坏过程。磨损是由于表面作相对运动时而不断损失或形变的现象，是摩擦的结果。
　　磨损、腐蚀和断裂是导致机械零部件失效的三个主要原因。
　　一般零部件的磨损过程分为三个阶段：跑合阶段（又称磨合阶段）；稳定磨损阶段（正常磨损阶段）；剧烈磨损阶段。影响磨损的因素很复杂，且相互交错。造成磨损的原因包括磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损、微动磨损、冲蚀磨损等等。
　　3. 润滑
　　润滑是人们控制摩擦、磨损的一种手段，所采取的办法是向摩擦副之间加入某种物质以改变原来的摩擦状态，以延长零部件的使用寿命，这种措施叫做润滑，能起到润滑作用的物质被称为润滑剂。
　　搞好机械设备的润滑有重大意义。按国外经验推算，我国仅从改进机械设备润滑、采用节能润滑技术和节能型润滑剂，近期可节约重油200万吨，电力100亿度，总价值折合60~100亿元。同时，由于搞好机械设备的润滑与维修，减少因摩擦、磨损而更换零部件所造成的停机误产所产生的效益（约为直接节能价值的5倍左右），约为300亿~500亿人民币。因此普及润滑知识，提高工程技术人员对油液管理的水平，在设备管理中具有十分重要的意义。
　　相对于上述的摩擦而言，润滑也可根据摩擦副的表面形成的润滑膜的状态分成以下几类：
　　（1）流体润滑 指摩擦表面完全被连续的润滑剂膜分隔开，变摩擦面干摩擦为液体内摩擦的状态。流体润滑又包括以下四种。
　　（a）流体动压润滑：依靠运动副两个滑动表面的形状，在其相对运动时，形成一层具有足够压力的流体膜，将摩擦表面分隔开的一种润滑状态。
　　（b）流体静压润滑：利用外部的流体压力源或供油装置，将具有一定压力的流体润滑剂输送到支承的油腔内，形成具有足够压力的流体润滑膜，将表面分隔开并承受载荷的润滑状态，又称外供压润滑。
　　（c）流体动静压润滑：兼有流体动压及流体静压润滑作用，可使支承表面之间在静止、起动、停止、稳定运动或是工况交变状况下均能保持流体润滑作用。
　　（d）弹性流体动压润滑：指两相对运动表面间的弹性变形与润滑剂的压力--粘度、温度--粘度效应对其摩擦与油膜厚度起着重要作用的润滑状态。
　　（2）边界润滑 指摩擦表面的微凸体接触较多，润滑剂的流体润滑作用减小，甚至完全不起作用，载荷几乎全部通过微凸体以及润滑剂和表面之间相互作用生成的边界润滑剂膜来承受。边界润滑剂膜可分为物理吸附膜、化学吸附膜、化学反应膜、沉积膜及固体润滑剂膜等。　　　90年代以来，随着计算机的大容量高密度磁记录装置及微型机械和微机电系统的需要，超低摩擦和接近零磨损的纳米润滑膜已经出现，分子沉积膜（简称MD膜）就是一种，它以阴阳离子的静电相互作用作为成膜驱动力，在固体表面上以单分子层交替沉积而形成的一种新型的纳米尺度的有序膜。近年来从分子水平上解释"超动摩擦"的效应，认为润滑分子的排列择优取向降低了界面运动的势能。润滑膜也会呈现固--液转化的现象，我国采用表面修饰的TiO2纳米颗粒作为润滑剂的添加剂，从分子设计的角度提出了"分子轴承"的模型。
　　（3）混合润滑（或称半流体润滑），指几种润滑状态同时存在的润滑状态。
　　（4）无润滑或干摩擦，指摩擦表面不存在任何润滑剂的状态。