“摩擦”一詞，表述的是兩個物體表面相對運動的現(xiàn)象：機構的運動、物體的變形、化學變化、失效的機理等等。而汽車一般可以分解為好些個系統(tǒng)，每個系統(tǒng)又都由上千個零部件組成，其中的多數(shù)都存在著相互運動，這都是我們恰好需要潤滑的原因。
1.你真的知道什么是“摩擦”？
自從打開了微觀世界的大門，我們知道了物體的表面是不平整的，而物體也因此給了我們特別的觸感。比如圖a，物體表面肉眼看到的可能是光滑的，但微觀上起伏不平，有無數(shù)的“小山丘”。當然，更精細的方法可以在微觀上得到光滑的平面，比如圖b，藍寶石、鉆石都可能斷裂形成這樣的結果，每一個臺階都是光滑的，但臺階和臺階之間依然存在凸起。工程上為此定義了“粗糙度”這個參數(shù)。
物體表面接觸的方式
當兩個物體相接觸時，可能出現(xiàn)c中的情況，實際接觸的是無數(shù)個“小山丘”，這些“小山丘”首先會受到力的作用出現(xiàn)變形；也有可能出現(xiàn)d中的情況，另一個物體被臺階所阻礙而難以位移，最后也會因為阻力而產(chǎn)生變形。
不論如何，在兩個物體要發(fā)生相對運動的時候，這種“小山丘”或者“小臺階”，就好像有無數(shù)牙齒咬在一起，對運動形成阻礙，而材料的變形會積蓄勢能，在壓力消失恢復原狀時勢能轉化為熱能消散，微觀上的表現(xiàn)就是分子之間的撞擊導致了熱運動的加劇，這就是摩擦損失的本質。只要壓力足夠大，“小山丘”受到擠壓發(fā)生的變形就無法逆轉，最終會使物體表層更加褶皺，更或者導致整個物體內部失效。
潤滑的意義就是使用機油，將有微觀接觸的兩個面分開，更柔和的傳遞兩個物體之間的作用力，適當?shù)母纳谱冃魏湍p的情況。
微觀圖解
磨損作為零部件表面失效最直觀的現(xiàn)象，也就被用來評價潤滑的狀態(tài)了。磨損失效有很多種類型，但可以通過多種方式進行歸類，比如磨損的傷痕外觀上可以分為拖痕、刮傷還是溝槽；比如造成損傷的原因是一次強烈的沖擊帶來的磨損，還是千萬次沖擊最終導致的疲勞。
粘性磨損
舉個例子上中黃色部分的是焊接材料，當上半部分黑色的物體相對下方灰色的物體發(fā)生移動時，一部分焊接材料被拖動，中間出現(xiàn)了斷裂，這就會導致上下兩個物體焊接不牢。再比如下圖中，紅色物體作為外來的，較為堅硬的顆粒，在運動過程中對較軟的材料造成了損傷，等等。
異物磨損
2.原來保養(yǎng)周期就是依照磨損程度來定義！
不曉得大家對4S店門外經(jīng)常貼著的幾個保養(yǎng)階段說明是否還有印象？其實那就是依據(jù)磨損的程度來進行定義的。
汽車上的幾大系統(tǒng)
第一個階段是所謂的磨合：
零部件表面我們所看不到的“小山丘”，固然是無法完全消除的，但在出廠之期，兩個零件進行相互運動時，“小山丘”的隨機性就會使當中的一部分顯得鶴立雞群，與對面的“小山丘”匹配得不是那么好，牙齒和牙齒咬得更緊，摩擦就變得更大。磨合不能用力過猛，也是擔心這部分“小山丘”引起的不穩(wěn)定會傷害正常表面。
這部分鶴立雞群的“小山丘”由于更容易受到碰撞，也就優(yōu)先被磨損掉，直至彼此接觸的棱角消除圓滑世故，達到一種契合。這個階段的磨損因此顯得比較快速，多余被削掉的材料分散進入機油，導致雜質積累的速度也比較快，所以首保要求的里程也比較少。
第二階段是我們正常的使用階段：
即零部件壽命的關鍵。“小山丘”在機油的保護下，磨損依然長期進行，不過相對平緩很多。
但金屬都有一種叫做“疲勞”的特性。不知道大家是否有所體會，一根鐵絲第一次對折是比較費力的，掰直以后進行第二次第三次對折就越來越輕松，直到第七次第八次對折的時候，會突然斷裂。
3.兩個實驗來看磨損
當微觀表面的“小山丘”在千萬次的形變中出現(xiàn)了疲勞，最后即使只施加輕微的受力，都會成為擊垮它的最后一根稻草。所以進入第三階段以后，千萬座“小山丘”開始紛紛倒下，磨損開始加速，導致零部件迅速的進入生命的結尾，也就是維修率大幅提升的階段。
零部件不同壽命階段的磨損速度
下面的例子包含了兩個物品的兩項試驗，從上到下分別是磨合、穩(wěn)定以及失效的三個階段，微觀上的磨損、劃痕都是一步步開始，越演越烈，直至走向滅亡的。
零部件不同壽命階段的磨損狀態(tài)
那么，機油又是如何對磨損進行保護的呢？19世紀末到20世紀這段歷程中，許多科研工作者對機油的研究工作，相關理論也不斷的成熟起來。Stribeck是當中一位先驅，他的貢獻是一條以他名字命名的曲線。
機油對運動件的保護存在三種狀態(tài)。假如運動件相互之間間隙很小，則稱為邊界潤滑，此時摩擦系數(shù)一般在0.1~0.15之間；當運動件之間間隙足夠大，以至于被油膜分開時，稱為流體潤滑，摩擦系數(shù)一般在0.01左右；這兩種之間的過度狀態(tài)稱為混合潤滑，針對機械工作狀態(tài)以及特定的環(huán)境，需要選擇相應的潤滑方式。
Stribeck 曲線
但不論是哪一種方式，既然“小山丘”之間會像牙齒一樣咬緊、發(fā)生碰撞，形成摩擦，只要機油適當?shù)膶⒔佑|的兩個物體分開，“小山丘”和“小山丘”之間被填充，就能保證它們之間不再相互碰撞。零部件之間這樣一個平滑、穩(wěn)定的環(huán)境，也就是潤滑了。如果一款機油的粘度過低，就無法在運動件之間形成有效的油膜，“小山丘”和“小山丘”最后還是會發(fā)生碰撞；而如果一款機油的粘度過高，則粘滯會形成額外的阻力。
4.至于合成機油和礦物機油的差異究竟在哪里？
機油粘度大體上是由分子大小所決定的，分子越大則粘度越高。礦物油的分子大小以及結構復雜多樣，受到外界影響后，當中一部分分子的大小結構會出現(xiàn)變異，最終使粘度發(fā)生變化。而合成機油的分子非常一致，相比之下可靠性好太多。
礦物油與合成機油的微觀對比
當然，機油的作用不僅僅是解決摩擦問題而已，它還起到冷卻、清潔以及密封的作用。
鉆木取火是摩擦生熱的結果，如果說冷卻系統(tǒng)帶走的是發(fā)動機內燃燒生成的多余熱量，那么機油帶走的實際上就是零部件之間高速運動摩擦產(chǎn)生的熱量。針對機構之間運動的劇烈程度以及環(huán)境溫度，選擇不同級別的機油是比較好的做法。
機體內部的雜質來源就非常多了，比如前面提到的磨合階段或者正常工作時磨損掉落的材料，比如發(fā)動機燃燒產(chǎn)物殘留等等，都會對“小山丘”造成不必要的傷害，所以也需要機油來充當“清道夫”的角色。細小的微粒會被分散在機油里，而已經(jīng)生成的大顆粒，或者附著在活塞等位置的積碳，最終都會被機油沖刷掉，帶到油底殼接受過濾。
機油清潔度的評價及測試業(yè)內都有相關標準，一般認為顆粒的尺寸與部件運動間隙相當時，會引起嚴重的磨損，直徑在50~100μm以上的大顆粒根本進不到零件之間的間隙，只有5~15μm的顆粒危害是******的，這種尺寸是什么概念呢？一根頭發(fā)的直徑約為80μm。對每100ml機油中直徑******的顆粒進行計數(shù)，就可以對被測油樣進行一個評級。
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