Smörjning är processen eller tekniken för att använda ett smörjmedel för att minska friktion och slitage vid kontakt mellan två ytor. Studiet av smörjning är en disciplin inom tribologiområdet.
Smörjmedel kan vara fasta ämnen (som molybdendisulfid MoS2), fasta/vätskedispersioner (som fett), vätskor (som olja eller vatten), vätske-vätskedispersioner eller gaser.
Vätskesmorda system är utformade så att den applicerade belastningen helt eller delvis bärs av hydrodynamiskt eller hydrostatiskt tryck, vilket minskar växelverkan mellan fasta kroppar (och följaktligen friktion och slitage). Beroende på graden av ytseparation kan olika smörjregimer urskiljas.
Tillräcklig smörjning möjliggör jämn, kontinuerlig drift av maskinelement, minskar slitagehastigheten och förhindrar överdrivna påfrestningar eller klämningar i lager. När smörjningen går sönder kan komponenterna skava destruktivt mot varandra, vilket orsakar värme, lokal svetsning, destruktiv skada och fel.
Smörjning är kontroll av friktion och slitage genom införandet av en friktionsreducerande film mellan rörliga ytor i kontakt. Smörjmedlet som används kan vara ett flytande, fast eller plastiskt ämne.
Även om detta är en giltig definition, inser den inte allt som smörjning faktiskt uppnår.
Många olika ämnen kan användas för att smörja en yta. Olja och fett är de vanligaste. Fett består av olja och ett förtjockningsmedel för att få sin konsistens, medan oljan är det som faktiskt smörjer. Oljor kan vara syntetiska, vegetabiliska eller mineralbaserade såväl som en kombination av dessa.
Applikationen bestämmer vilken olja, vanligen kallad basolja, som ska användas. Under extrema förhållanden kan syntetiska oljor vara fördelaktiga. Om miljön är oroande kan vegetabiliska basoljor användas.
Smörjmedel som innehåller olja har tillsatser som förbättrar, lägger till eller undertrycker egenskaper i basoljan. Mängden tillsatser beror på vilken typ av olja och vilken applikation den ska användas för. Till exempel kan motorolja ha ett dispergeringsmedel tillsatt.
Ett dispergeringsmedel håller olösligt material samlat för att avlägsnas av filtret vid cirkulationen. I miljöer som utsätts för extrema temperaturer, från kall till varm, kan ett viskositetsindex (VI)-förbättrare tillsättas. Dessa tillsatser är långa organiska molekyler som förblir sammanhopade under kalla förhållanden och löses upp i varmare miljöer.
Denna process förändrar oljans viskositet och gör att den flyter bättre under kalla förhållanden samtidigt som den behåller sina höga temperaturegenskaper. Det enda problemet med tillsatser är att de kan tömmas, och för att återställa dem till tillräckliga nivåer måste oljevolymen i allmänhet bytas ut.
De primära funktionerna för ett smörjmedel är att:
Ibland används funktionerna att minska friktionen och förhindra slitage omväxlande. Men friktion är motståndet mot rörelse, och slitage är förlust av material till följd av friktion, kontaktutmattning och korrosion. Det finns en betydande skillnad. Faktum är att inte allt som orsakar friktion (t.ex. vätskefriktion) orsakar slitage, och inte allt som orsakar slitage (t.ex. kavitationserosion) orsakar friktion.
Att minska friktionen är ett viktigt mål för smörjning, men det finns många andra fördelar med denna process. Smörjande filmer kan hjälpa till att förhindra korrosion genom att skydda ytan från vatten och andra frätande ämnen. Dessutom spelar de en viktig roll för att kontrollera kontaminering i system.
Smörjmedlet fungerar som en ledning där det transporterar föroreningar till filter som ska avlägsnas. Dessa vätskor hjälper också till med temperaturkontroll genom att absorbera värme från ytor och överföra den till en punkt med lägre temperatur där den kan avledas.
Det finns tre olika typer av smörjning:boundary, mixed och full film. Varje typ är olika, men de är alla beroende av ett smörjmedel och tillsatserna i oljorna för att skydda mot slitage.
Vätskefilmssmörjning är smörjsystemet där lasten, genom viskösa krafter, stöds helt av smörjmedlet i utrymmet eller gapet mellan delarna i rörelse i förhållande till varandra objekt (den smorda konjunktionen), och fast-fast kontakt undviks. .
Vid hydrostatisk smörjning appliceras externt tryck på smörjmedlet i lagret för att bibehålla vätskesmörjmedelsfilmen där den annars skulle pressas ut.
Vid hydrodynamisk smörjning pumpar rörelsen av kontaktytorna, såväl som utformningen av lagret, smörjmedel runt lagret för att bibehålla smörjfilmen. Denna utformning av lagret kan slitas när den startas, stoppas eller vänds om, eftersom smörjfilmen går sönder.
Grunden för den hydrodynamiska teorin om smörjning är Reynolds ekvation. De styrande ekvationerna för den hydrodynamiska teorin om smörjning och några analytiska lösningar finns i referensen.
Mest för icke-konforma ytor eller högre belastningsförhållanden, utsätts kropparna för elastiska belastningar vid kontakten. Sådan påkänning skapar ett lastbärande område, vilket ger ett nästan parallellt gap för vätskan att strömma igenom.
Ungefär som vid hydrodynamisk smörjning genererar rörelsen hos kontaktkropparna ett flödesinducerat tryck, som fungerar som lagerkraften över kontaktytan. I sådana högtrycksregimer kan vätskans viskositet stiga avsevärt.
Vid helfilm elastohydrodynamisk smörjning separerar den genererade smörjmedelsfilmen ytorna helt. På grund av den starka kopplingen mellan smörjmedlets hydrodynamiska verkan och den elastiska deformationen vid kontakt med fasta ämnen, är denna smörjning ett exempel på vätske-strukturinteraktion.
Den klassiska elastohydrodynamiska teorin anser Reynolds ekvation och den elastiska avböjningsekvationen för att lösa trycket och deformationen i denna smörjning. Kontakt mellan upphöjda fasta egenskaper, eller ojämnheter, kan också förekomma, vilket leder till en blandad smörjning eller gränssmörjning.
De hydrodynamiska effekterna är försumbara. Kropparna kommer i närmare kontakt vid sina asperiteter; värmen som utvecklas av de lokala trycken orsakar ett tillstånd som kallas stick-slip, och vissa ojämnheter bryter av.
Vid förhöjda temperatur- och tryckförhållanden reagerar kemiskt reaktiva beståndsdelar av smörjmedlet med kontaktytan och bildar ett mycket motståndskraftigt segt skikt eller film på de rörliga fasta ytorna (gränsfilm) som kan bära upp belastningen och större slitage eller haveri är undvek. Gränssmörjning definieras också som den regim där lasten bärs av ytornas ojämnheter snarare än av smörjmedlet.
Denna regim ligger mellan hela filmens elastohydrodynamiska och gränssmörjningsregimer. Den genererade smörjfilmen räcker inte för att separera kropparna helt, men hydrodynamiska effekter är betydande.
Smörjning krävs för korrekt funktion av mekaniska system såsom kolvar, pumpar, kammar, lager, turbiner, kugghjul, rullkedjor, skärverktyg etc. där utan smörjning trycket mellan ytorna i närheten skulle generera tillräckligt med värme för snabb yta skada som i ett förgrovt tillstånd bokstavligen kan svetsa samman ytorna och orsaka kramper.
I vissa applikationer, såsom kolvmotorer, tätar filmen mellan kolven och cylinderväggen också förbränningskammaren, vilket förhindrar förbränningsgaser från att tränga in i vevhuset.
Om en motor krävde trycksmörjning till exempelvis glidlager skulle det finnas en oljepump och ett oljefilter. På tidiga motorer (som en Sab marindiesel), där trycksatt matning inte krävdes, skulle stänksmörjning räcka.
