工业润滑油就是通过润滑剂的作用，用润滑剂的液体层或润滑剂中的某些分子形成的表面膜将摩擦副的表面隔开或部分隔开。由于润滑剂在摩擦表面间所处的情况不同，润滑状态可分为液体润滑、边界润滑、混合润滑和弹性流体动力润滑等。

（1）液体润滑（或称完全润滑、理想润滑、流体动力润滑等）

在运转时摩擦件之间的油膜的厚度足以使摩擦件完全不接触的润滑（即在运动部件间形成液体润滑层将摩擦面隔开）称为液体润滑。液体润滑又可分为液体动力润滑、液体静力润滑和气体润滑。气体润滑是用空气、氢气、等作润滑剂。液体静力润滑是利用外部的供油设备，将具有一定压力的润滑剂输送到支承中去，将两摩擦表面分开，将所支承的轴等运动部件浮起，承受外力作用，具有启动摩擦阻力小、使用寿命长、适应较宽的速度范围等优点，但需要一套供油装置，增大了机械设备的空间。液体动力润滑则是由摩擦面间的相对运动，使收敛状间隙中的黏性液体产生压力，平衡外载荷，并使液体形成足够厚的油膜将两摩擦表面完全隔开。液体动力润滑是利用黏性液体能牢固黏附在机械表面，当机械运转时液体被带入机械间隙中而实现的。当机械表面的间隙为收敛状时，进入间隙的液体压力会逐渐增大，当其黏度、机械的转速、负荷、间隙等配合恰当时，在液体中就能产生较高的压力使摩擦面分开。可见，液体动力润滑不需外部的油泵等设备，而是依靠部件本身的运动，在两摩擦面之间形成高压油膜而使摩擦面分开，减少机械表面的摩擦和磨损。对流体动力润滑起主要作用的是润滑油的黏度。

在运动中能否保持流体动力润滑的状态，取决于润滑油的黏度、轴的转速和轴上的负荷。在静止时，轴紧贴轴承，位于下部的接触面之间的润滑油几乎全部被挤出，当轴转动起来时，由于润滑油与轴之间的黏着力以及润滑油本身的黏度，轴就带动润滑油以相同的方向运动，此时，油就从较宽的缝隙挤入较窄的缝隙，形成油楔力。当油楔力足够大时，便可将轴起。这时，轴和轴承之间便能在运动中形成一层足够厚的油膜（其厚度一般大于1μm），使机件的表面不直接接触。这样，就以润滑油膜的内摩擦取代了摩擦件之间的干摩擦。摩擦系数取决于润滑油的黏度，所以，摩擦系数很小，一般仅在0.001～0.005之间，大大低于干摩擦系数，从而就可以大大提高机械效率，并延长机器的使用寿命。润滑油黏度、轴转速和轴上负荷这三者的关系可以用轴承特性因数C来表示：中 η-润滑油黏度，mPa·s；N-轴的转速，r／min；P-轴单位投影面上的负荷，MPa。经验表明，C的数值较大时，该轴承一般能保持在良好的流体动力润滑状态下运转。从此式可以看出，对于转速快、负荷小的轴承可以用黏度较小的润滑油，而对于转速慢、负荷大的轴承则需用黏度大的润滑油，因此，在不同情况下应选用不同黏度的润滑油以实现液体润滑。

（2）边界润滑

摩擦阻力很小的液体润滑是比较理想的润滑状态，但实际上，除了负荷较低的轴承和导轨外，真正的液体润滑是较难形成的。在负荷增大、黏度减小或转速降低的情况下，即轴承特性因数C太小，摩擦面之间的油膜就会变薄，不足以维持流体动力润滑。当油膜的厚度小于摩擦面微凸体的高度时，摩擦面的微凸体就会直接接触，其余地方被一两个或几个分子厚的油膜隔开，摩擦系数增大至0.05～0.15。此时，在摩擦面间不能形成流动油膜，但在接触面上有一层极薄的油膜（其厚度大约0.01μm），且依靠特殊的结合力与摩擦面结合在一起形成的表面膜，在一定程度上仍能起到保护表面的作用，这种润滑状态称为边界润滑，如图2.1（c）所示。形成的膜称为边界膜，边界膜的存在可以避免摩擦件之间的干摩擦，从而显著降低摩擦损耗，大大减少磨损。决定边界润滑摩擦磨损的主要是吸附在固体界面的边界膜的化学特性和摩擦面的性状，而非液体润滑中起重要作用的黏度等因素。

边界膜在日常生活中也很常见，例如新加工的金属表面会立即被环境中的气体、液体所覆盖，经过一段时间，在表面生成一层氧化膜。按照边界膜的结构形式不同，边界膜可分为吸附膜和反应膜。

吸附膜是由润滑剂的极性分子吸附在摩擦表面定向排列的一个到几个分子层所形成的薄膜。吸附膜又可分为物理吸附膜和化学吸附膜。如图2.3所示，在物理吸附时，润滑剂中的极性分子垂直定向吸附在摩擦表面，凝聚成一层薄膜，且分子之间有内聚力存在，相互吸引，可以抵抗摩擦表面的微凸体将膜刺穿，从而有效地制止了两摩擦面之间的接触。但由于物理吸附是依靠分子间力吸附在摩擦表面上的，没有化学键的参与，在温度升高时很容易脱附，因此，物理吸附膜只在温度较低、低载荷、低速滑动下起作用。如图2.4所示，在化学吸附时，润滑剂中的极性分子的价电子与金属表面的电子交换而产生化学结合力，使极性分子定向吸附在表面上，形成表面膜，其吸附强度比物理吸附要大得多。化学吸附膜在金属表面的吸附能一般在42～420kJ／mol，而物理吸附膜在金属表面的吸附能一般仅为8.4～42kJ／mol。在金属表面形成的吸附膜究竟是物理吸附膜还是化学吸附膜，取决于金属表面的活性程度及润滑剂中极性分子的性质。

吸附膜只有在缓和的摩擦条件下起作用，在负荷大、速度高等苛刻条件下，摩擦面的温 度升高，吸附膜易破裂而失去作用，此时，润滑油中往往添加一些含硫、磷、氯等元素的添 加剂，添加剂中的这些元素在较高温度下能与金属表面反应生成能承受较大负荷、较低剪切强度的表面膜，这类表面膜称为反应膜。例如，金属铁表面与润滑油中的S反应生成FeS新表面层，就属于反应膜。反应膜除了具有良好的润滑作用外，还必须稳定，不易被氧化或水解等，此外，尽管反应膜要比吸附膜稳定得多，但在选择添加剂时，也需注意其与金属表面的化学反应不能过强，以免腐蚀金属，因此，必须根据具体的油品、接触材料等进行试验，使反应膜在润滑性、稳定性等多方面都能满足使用要求。总之，边界润滑是由加入油中的某些极性分子在金属表面上形成牢固的吸附膜，或由摩擦面和润滑油添加剂在摩擦产生的高温下形成的反应膜提供的润滑状态。边界润滑主要出现在摩擦零件中，如齿轮、汽缸的上止点和下止点、凸轮等处。此外，正常运转时处于液体润滑状态的轴承，在启动或停车时都会出现边界润滑。

（3）混合润滑

当摩擦件之间不能形成连续的流体层，部分固体表面直接接触时，则出现流体动力润滑和边界润滑兼而有之的情况，可称为混合润滑，见图2.1（b）。

（4）弹性流体动力润滑

滑动轴承两摩擦面的几何形状比较吻合，传递的压力不高，所以没有考虑压力对材料及润滑油的影响。但在齿轮、滚动轴承等零件中，两摩擦面的几何形状差别很大，实际接触面较小，因此承受的压力也较高。如像所谓“线接触”的齿轮和“点接触”的滚珠轴承，它们的接触面积仅为滑动轴承的千分之几，但接触面的平均压力高于滑动轴承的上千倍，有时可达几万个大气压。在很高的压力下，材料产生的弹性变形很大，油膜厚度极薄，润滑油黏度也随压力的升高而增大，变得十分黏稠甚至成油膏状物质，不易被挤出，从而使摩擦件之间仍能保持连续的油膜而得到润滑。在较大压力下，考虑到压力对零件弹性变形和润滑油黏度影响的润滑称之为弹性流体动力润滑。