? ? ? ?機械密封的最佳端面潤滑狀態是邊界潤滑狀態。因此在正常情況下,機械密封都應在邊界潤滑狀態下工作。對于密封失效的情形,則大部分是處于干摩擦情況下運行。為此,下面討論的影響摩擦副端面摩擦系數的主要因素主要是指邊界潤滑及干摩擦狀態下的情況。
? ? ? ?摩擦副端面處于邊界潤滑狀態工作,相對于干摩擦來說,邊界摩擦具有較低的摩擦系數,能有效的減少端面磨損、延長使用壽命。
? ? ? ?在邊界潤滑狀態中,做為潤滑劑的密封介質的極性分子吸附在摩擦副端面上所形成的邊界膜叫做吸附膜。而對于含有硫、磷、氯等元素的密封介質還會和摩擦表面起化學反應,生成一層邊界膜,叫做化學反應膜。
? ? ? ?邊界潤滑下摩擦副端面的摩擦系數主要取決于摩擦表面的性質和邊界膜的結構形式。其影響摩擦系數的主要因素有:
? ? ? ?(1)吸附膜中極性分子的結構明顯地影響吸附膜的摩擦狀態。在一般情況下,摩擦系數隨極性分子鏈長的增加而下降,并趨于某一個定值。
? ? ? ?通常極性分子的鏈長決定于分子中的碳原子數,因此,當極性分子中的碳原子數增加時,摩擦系數下降,直到某一個值。圖1為物理吸附膜極性分子鏈中的碳原子數對摩擦系數f的影響,表2給出脂肪酸族內極性分子鏈中的碳原予數對摩擦系數的影響。
圖1 物理吸附膜極性分子鏈中的碳原子數對摩擦系數的影響
1——脂肪胺 ?2——脂肪酸 ?3——脂肪醇
表2 脂肪酸族內極性分子鏈中的碳原子數對摩擦系數的影響
?脂肪酸族
碳原子數?
摩擦系數?
潤滑效果?
?辛酸
8?
0.16?
不穩定?
?十二烷酸
12?
0.080?
穩定?
十六烷酸?
16?
0.065?
穩定?
?硬脂酸
18
0.062?
穩定?
? ? ? ?(2)各種不同的極性分子在摩擦副端面的吸附量都有一個最大值,這個最大值叫飽和吸附量。此時,摩擦系數保持穩定的低值。極性分子的吸附量隨極性分子在基液中的濃度增大而增加,最后在一定濃度達到最大吸附量。
? ? ? ?(3)邊界潤滑的摩擦系數要低,還必須保證邊界膜具有一定的層數。
? ? ? ?(4)密封端面上當有脂肪酸起化學吸附形成皂膜時,在保持低于這種皂膜的臨界溫度時具有穩定而低的摩擦系數。
? ? ? ?(5)溫度對邊界膜摩擦系數的影響如圖3所示。?
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