A súrlódási párok közötti különböző kenőanyagok szerint a kenést folyékony (folyékony, gáz) kenésre és szilárd kenésre (lásd kenőanyag) oszthatjuk. A súrlódási párok közötti különböző súrlódási állapotok szerint a kenést folyadékkenésre és határkenésre oszthatjuk. A folyadékkenés és a határkenés közötti kenési állapotot vegyes kenésnek vagy részleges rugalmas folyadék dinamikus kenésnek nevezik. Folyadékkenés Megfelelő körülmények között a két kölcsönösen súrlódó felületet meghatározott vastagságú (1,5-2 mikron feletti) viszkózus folyadékréteg választja el egymástól, és a külső terhelést a folyadéknyomás kiegyenlíti. A folyadékréteg molekuláinak nagy részét nem befolyásolja a súrlódó felület ionos elektromos tere, szabadon mozoghatnak, vagyis a súrlódás csak a folyadékmolekulák közötti kenési állapotban van. A folyadékkenés súrlódási tényezője nagyon alacsony (kevesebb, mint 0.01). A kenőréteg nyomásának előállítási módja szerint a folyadékkenés dinamikus kenésre és statikus kenésre osztható. A hagyományos kenésmechanikai kutatásokban a súrlódó testet és a kenőfolyadékot merev testnek, illetve viszkózus folyadéknak (newtoni folyadékoknak) tekintik. Valójában a súrlódó test egy rugalmas test, de néha leegyszerűsíthető merev testként. Az olyan folyadékdinamikus kenést, amelynél figyelembe kell venni a rugalmas alakváltozás és a nyomás viszkozitásra gyakorolt hatását, rugalmas folyadékdinamikus kenésnek nevezzük. Amikor a súrlódó test képlékeny állapotban van, a folyadékdinamikus kenést, amelynek figyelembe kell vennie a képlékeny hatást, műanyag folyadékdinamikus kenésnek nevezzük. A folyadékkenés hagyományos kutatási módszere 1886-ban kezdődött, és az alapító az Egyesült Királyságból származó O. Reynolds volt. A későbbi nemzedékek a hagyományos kenési mechanika kutatási eredményeit együttesen klasszikus kenési mechanikaként emlegették. Folyadékkenésnél a folyadék viszkozitását általában a viszkozitás alapján értékelik. Az 1. ábra egy olyan modellt mutat, amely feltételezi, hogy a folyadék összenyomhatatlan és lamellás módon áramlik. A folyadék tangenciális mozgással szembeni viszkózus nyírási ellenállása, azaz a τ nyírófeszültség és a sebességgradiens (a folyadéksebesség u változási sebessége az y lamináris irányra merőleges irányban) közötti összefüggés, ahol η a arányos állandó, vagyis a viszkozitás, más néven dinamikus viszkozitás. A fenti összefüggést a folyadék lamináris áramlásának belső súrlódási törvényének (2. ábra) nevezzük, más néven Newton belső súrlódási törvényének. Azokat a folyadékokat, amelyek áramlási viselkedése megfelel ennek a törvénynek, newtoni folyadékoknak nevezzük. A lipid plasztikus testek (úgynevezett nem newtoni folyadékok) esetében a megfelelő belső súrlódási törvény az, ahol τ0 a lipid kezdeti nyírási ellenállása. Néha figyelembe kell venni a folyadékáramlás időfüggőségét is. A Reynolds-egyenlet az az alapegyenlet, amely leírja a folyadékdinamikus kenőfilm nyomáseloszlását. A hagyományos Reynolds-egyenlet a viszkózus folyadék mozgásegyenletén, más néven Navier-Stokes egyenletén alapul. A tömegfolytonossági egyenlettel kombinálva bizonyos feltevések alapján egyszerűsödik. Az univerzális Reynolds-egyenlet, amely a folyadék kenőfilm nyomáseloszlását írja le: ahol v1 és v2 az 1 és 2 határoló felületek sebessége az x irányban; t az idő; η a folyadék dinamikus viszkozitása; p a folyadékfilm nyomása; h a folyadék sűrűsége; és h a film vastagsága. Az egyenlet bal oldalán található két tag a filmnyomás-eloszlást jellemzi, a jobb oldali három tag pedig a folyadékdinamikus kenőfilm nyomásának okait, nevezetesen az ékhatást, a felület nyújtó hatását és a szorító hatást. Általában a felület nyújtó hatása nagyon kicsi, és figyelmen kívül hagyható. Ha a h filmvastagság nem változik, a szorító hatást is figyelmen kívül lehet hagyni. Ezért a legtöbb munkakörülményben a kenőfolyadék ékelő hatása a fő kifejezés, amely a filmnyomást generálja. Gázhidrodinamikus kenéshez egy állapotegyenletet kell hozzáadni az általános Reynolds-egyenlethez. Ha a kenőgázt valódi gáznak tekintjük, és kielégíti a politropikus összefüggést, a további egyenlet a következő: ahol T az abszolút hőmérséklet; R az adott gáz gázállandója; n a politropikus expanziós index, n=cp/cv, cp és cv a fajhő állandó nyomáson, illetve a fajhő állandó térfogaton. Amikor n=1, ez izoterm áramlás; amikor n=1.401 (levegő), akkor adiabatikus áramlásról van szó. Ezen túlmenően, ha a kenőfólia hőmérséklete nagymértékben megváltozik, ami jelentős változást okoz a viszkozitásban, egy energiaegyenletet kell hozzáadni az általános Reynolds-egyenlethez annak egyidejű megoldásához. Határkenés Az a kenési állapot, amikor vékony film (határréteg) van két egymást dörzsölő felület között. Ez a jelenség általában a gép indításakor vagy leállításakor jelentkezik. A határfilm adszorpciós filmre és reakciófilmre osztható (3. ábra). A súrlódó felületen adszorbeált kenőanyag poláris molekulái által képzett filmet adszorpciós filmnek nevezzük. Az adszorpciós filmet tovább osztják fizikai adszorpciós filmre és kémiai adszorpciós filmre. ① Fizikai adszorpciós film: A molekulák vonzása szilárdan adszorbeálja a poláris molekulákat a szilárd felületen, és ezek irányítottan helyezkednek el, így egy vagy több molekularéteg vastagságú felületi filmet alkotnak. ② Kémiai adszorpciós film: A kenőolajban bizonyos szerves vegyületek (például dialkil-ditiofoszfátok, kétbázisú savdiol-észterek stb.) lebomlása vagy polimerizációs reakciója vagy a vegyértékelektronok cseréje által generált kémiai kötőerő által létrehozott felületi film. poláris molekulák a kenőolajban elektronokkal a fém felületén, ami a fémszappan poláris molekuláit állítja elő irányítottan elrendezve és a felületen adszorbeálva felületi filmet alkotnak. A kenőolajban lévő adalékok, mint például a szerves vegyületeket, például ként, foszfort és klórt tartalmazó extrém nyomású szerek, kémiai reakcióba lépnek a fémfelülettel, és nagy terhelésnek ellenálló felületi filmet képeznek, amelyet reakciófilmnek neveznek. A súrlódási hő hatására, amely akkor keletkezik, amikor a két súrlódási felület konvex csúcsai közvetlenül érintkeznek és egymáshoz viszonyítva elmozdulnak, a reakciófilm folyamatosan képződik és megsemmisül. Amikor az adszorpciós film eléri a telítést, a poláris molekulák szorosan elrendeződnek, és a molekulák közötti kohéziós erő bizonyos teherbíró képességet ad a filmnek, megakadályozva, hogy a két súrlódó felület közvetlenül érintkezzen egymással. A 4. ábra az adszorpciós film kenési hatásának modellje. Amikor a súrlódási pár elcsúszik egymáshoz képest, az adszorpciós fólia egymáshoz képest két kefeként csúszik, ami kenő szerepet tölthet be és csökkentheti a súrlódási együtthatót. A reakciófólia magas olvadáspontú, nem könnyen tapad, csekély a nyírószilárdsága, csekély a súrlódási ellenállása, folyamatosan tönkretehető és formálható, így megakadályozhatja a fémfelületek közötti közvetlen érintkezést és kenő szerepet tölt be. Az adszorpciós film kenési teljesítményét befolyásoló tényezők közé tartozik a poláris molekulák szerkezete és adszorpciós mennyisége, a hőmérséklet, a sebesség és a terhelés. Amikor a szénatomok száma a poláris molekulákban növekszik, a súrlódási együttható csökken. Amikor a poláris molekulák adszorpciós mennyisége eléri a telítettséget, a film kenési teljesítménye jó és stabil. Ha az üzemi hőmérséklet túllép egy bizonyos tartományt, az adszorpciós film szétszóródik vagy deszorbeálódik, és a kenés meghiúsul. Általában az adszorpciós film súrlódási tényezője a sebesség növekedésével egy bizonyos értékig csökken. Normál munkakörülmények között az adszorpciós film súrlódási tényezője megegyezik a száraz súrlódáséval, és a terhelés nem befolyásolja. A reakciófilm erős tapadásgátló képességgel rendelkezik rendkívül nagy nyomás alatt, és kenési teljesítménye stabilabb, mint bármely adszorpciós film. Súrlódási tényezője a sebesség növekedésével egy bizonyos értékig növekszik. A reakciófilmeket gyakran nagy terhelés, nagy sebesség és magas hőmérséklet mellett használják. Bizonyos munkakörülmények között a határolófólia azon képességét, hogy ellenáll a szakadásnak, a határolófólia szilárdságának nevezzük. Ez kifejezhető kritikus pv értékkel, kritikus hőmérsékleti értékkel vagy kritikus súrlódási tényezővel. ① Kritikus pv érték: Normál határkenésnél, amikor a p terhelés vagy a v sebesség egy bizonyos értékre nő, a súrlódási pár hőmérséklete hirtelen megemelkedik, a súrlódási tényező és a kopás pedig meredeken növekszik. A megfelelő pv értéket, amikor a határréteg szilárdsága eléri a határértéket, kritikus pv értéknek nevezzük. ② Kritikus hőmérsékleti érték: Amikor a súrlódó felület hőmérséklete eléri a határréteg rendezetlenségének, lágyulásának vagy olvadásának mértékét, az adszorpciós film deszorbeálódik, a súrlódási együttható gyorsan növekszik, de még mindig van némi kenőhatása. Az ekkori hőmérsékletet az első kritikus hőmérsékletnek nevezzük. Amikor a hőmérséklet tovább emelkedik addig a pontig, ahol a kenőolaj (zsír) polimerizálódik vagy lebomlik, a határréteg teljesen elszakad, a súrlódási pár ragadóssá válik, és a kopás meredeken növekszik, a hőmérsékletet második kritikus hőmérsékletnek nevezzük. A kritikus hőmérséklet a fő paraméter a határréteg szilárdságának mérésére. ③ Kritikus súrlódási idők: Az ismétlődő súrlódások számát, amikor a határréteg eléri a kenési meghibásodást, kritikus súrlódási időknek nevezzük.
Kenőanyag hozzáadása két felület közé relatív súrlódás esetén, hogy kopáscsökkentő kenőolajréteget képezzen, csökkentheti a súrlódási együtthatót, fenntarthatja a súrlódási ellenállást és csökkentheti az energiafogyasztást. Például jó folyadéksúrlódási körülmények között a súrlódási együtthatója akár 0,001 vagy még alacsonyabb is lehet. Jelenleg a súrlódási ellenállás főként a folyékony kenőfilmben lévő molekulák közötti kölcsönös csúszás alacsony nyírási ellenállása. A súrlódó felületek közötti kenőanyagok fenntarthatják a kemény részecskék kopása, a felületi rozsda, valamint a fémfelületek közötti hegesztés és szakadás okozta kopást. Ezért, ha elegendő kenőanyagot juttatunk a súrlódó felületek közé, jó kenési feltételek alakulhatnak ki, megelőzhető az olajfilm károsodása, és megtartható az alkatrészek illeszkedési pontossága, ezáltal nagymértékben fenntartva a kopást. A kenőanyagok csökkenthetik a súrlódási együtthatót és fenntarthatják a súrlódási hő képződését. Tudjuk, hogy a futó gépek által a súrlódás leküzdésére végzett munka mind hővé alakul, amelynek egy része kifelé diffundál a testből, egy része pedig folyamatosan növeli a gép hőmérsékletét. A folyékony kenőanyagokat használó központi keringetésű kenőrendszer el tudja venni a súrlódásból származó hőt, szerepet játszik a hűtésben, és a szükséges hőmérsékleti tartományon belül szabályozza a gépek működését. A gép felülete elkerülhetetlenül érintkezésbe kerül a környező közeggel (például levegővel, vízzel, vízgőzzel, korrozív gázokkal és folyadékokkal stb.), ami a gép fémfelületének rozsdásodását, korrodálódását és károsodását okozza. Különösen a kohászati és vegyipari üzemek magas hőmérsékletű műhelyei súlyosabbak a korrózióban és a kopásban. Gőzgépek, kompresszorok, belső égésű motorok stb. hengereinél és dugattyúinál a kenőolaj nemcsak kenni és súrlódást csökkenteni, hanem a tömítő hatást is fokozza, így működés közben nem szivárog levegő és javítja a munka hatékonyságát. A zsír különleges hatással van a tömítés kialakítására, amely megakadályozza, hogy víz vagy más por és szennyeződések behatoljanak a súrlódási párba. Például az olajba merülő, zsírral bevont tömítés használata jó kenő hatással van a vízszivattyú tengelyfejének tömítésére, és megakadályozza a szivárgást és a porszennyeződések behatolását a szivattyú testébe, és jó tömítő szerepet tölt be. Ezenkívül a kenőolaj csökkenti a vibrációt és a zajt.
