浅析低速环境下弹性流体油膜的形成

在机械设备的滚动接触部的润滑中，经常会使用到润滑脂。其中重要的原因是润滑脂的润滑的简单、方便。另外，有发现实验表明，润滑脂在低速工况下形成的弹性流体润滑(EHL) 油膜要比润滑油更厚。这种较厚的EHL油膜可以降低低速工况下的摩擦扭矩，以及微动磨损，所以可以减轻表面的损伤。

EHL油膜厚度的测试是如下图所示的使用了光干涉法的SLIM装置，在室温下进行实验，以20N的载荷，将直径19.05mm的钢球压在玻璃板上形成滚动接触，玻璃板与钢球之间涂抹测试样品，以不同的速度测试油膜厚度和油膜的形状。

在某公司的测试中，使用三个样品A、B、C，其基础油粘度分别为：A 25mm²/s、81 mm²/s、741 mm²/s，基础油种类都是合成烃油，稠化剂种类都是硬脂酸锂，锥入度等级都是No.3。

下图是伴随着不同的滚动速度下，钢球中央部委的油膜厚度变化，横轴为滚动速度，竖轴为测试的油膜厚度。图中的▲，■，●分别是润滑脂A，B，C，实线是各润滑脂的基础油产生的油膜厚度。

图中可以看出，在高速区域，润滑脂的油膜厚度比基础油的油膜厚度略大，这是EHL理论里的正常情况。但是在低速区域，速度逐渐降低时，低粘度的润滑脂的油膜厚度会偏离EHL理论，慢慢增加，比基础油的油膜要厚的多。

根据这个测试，可以认为油膜的厚度会根据润滑脂的种类不同而不同，除了基础油的粘度以外，还与稠化剂的类型相关。另外在实验中的超低速区域内，也可以很清晰的观察到如下图的马蹄形的干涉花纹，经确认是EHL油膜。