Prema različitim materijalima za podmazivanje između parova trenja, podmazivanje se može podijeliti na podmazivanje tekućinom (tečno, plinovito) i čvrsto podmazivanje (vidi mazivo). Prema različitim stanjima trenja između frikcionih parova, podmazivanje se može podijeliti na podmazivanje tekućinom i granično podmazivanje. Stanje podmazivanja između podmazivanja tekućinom i graničnog podmazivanja naziva se mješovito podmazivanje ili djelomično elastično fluidno dinamičko podmazivanje. Podmazivanje fluidom Pod odgovarajućim uslovima, dve površine koje se međusobno treju mogu biti razdvojene slojem viskoznog fluida određene debljine (više od 1,5 do 2 mikrona), a spoljno opterećenje je uravnoteženo pritiskom fluida. Na većinu molekula u sloju fluida ne utiče ionsko električno polje površine trenja i mogu se slobodno kretati, odnosno trenje postoji samo u stanju podmazivanja između molekula fluida. Koeficijent trenja fluidnog podmazivanja je veoma nizak (manji od 0.01). Prema načinu na koji se stvara pritisak filma za podmazivanje, podmazivanje tekućinom se može podijeliti na dinamičko podmazivanje i statičko podmazivanje. U tradicionalnom istraživanju mehanike podmazivanja, tijelo trenja i tekućina za podmazivanje smatraju se krutim tijelima i viskoznim fluidima (njutnovskim fluidima). U stvari, tijelo trenja je elastično tijelo, ali se ponekad može pojednostaviti kao kruto tijelo. Fluidnodinamičko podmazivanje koje treba da uzme u obzir efekte elastične deformacije i pritiska na viskoznost naziva se elastično dinamičko podmazivanje fluida. Kada je tijelo trenja u plastičnom stanju, dinamičko podmazivanje tekućinom koje treba uzeti u obzir plastični efekat naziva se dinamičko podmazivanje plastične tekućine. Tradicionalna metoda istraživanja tečnog podmazivanja započela je 1886. godine, a osnivač je bio O. Reynolds iz Ujedinjenog Kraljevstva. Kasnije generacije su rezultate istraživanja tradicionalne mehanike podmazivanja zajednički nazivale klasičnom mehanikom podmazivanja. Kod podmazivanja tekućinom, viskoznost tekućine se općenito procjenjuje prema viskoznosti. Slika 1 prikazuje model koji pretpostavlja da je fluid nestišljiv i da teče lamelarno. Odnos između viskoznog smičnog otpora fluida na tangencijalno kretanje, odnosno posmičnog naprezanja τ i gradijenta brzine (brzina promjene brzine fluida u duž smjera okomitog na laminarni smjer y) je gdje je η proporcionalna konstanta, odnosno viskozitet, poznat i kao dinamički viskozitet. Gornji odnos se naziva zakon unutrašnjeg trenja laminarnog toka fluida (slika 2), poznat i kao Newtonov zakon unutrašnjeg trenja. Fluidi čije je ponašanje u skladu sa ovim zakonom nazivaju se Njutnovi fluidi. Za lipidna plastična tijela (koja se zovu nenjutnovske tekućine), odgovarajući zakon unutrašnjeg trenja je gdje je τ0 početni otpor smicanja lipida. Ponekad treba uzeti u obzir i zavisnost protoka tečnosti od vremena. Reynoldsova jednadžba je osnovna jednačina koja opisuje raspodjelu tlaka fluidno dinamičkog filma za podmazivanje. Tradicionalna Reynoldsova jednačina zasniva se na jednačini kretanja viskoznog fluida, poznatoj i kao Navier-Stokesova jednačina. Pojednostavljeno je na osnovu određenih pretpostavki nakon što se kombinuje sa jednadžbom kontinuiteta mase. Univerzalna Reynoldsova jednadžba koja opisuje raspodjelu tlaka filma za podmazivanje fluida je: gdje su v1 i v2 brzine graničnih površina 1 i 2 duž x smjera; t je vrijeme; η je dinamički viskozitet fluida; p je pritisak filma fluida; h je gustina fluida; a h je debljina filma. Dva člana na lijevoj strani ove jednadžbe karakteriziraju distribuciju tlaka filma, a tri člana na desnoj strani ukazuju na uzroke fluidno-dinamičkog pritiska filma podmazivanja, odnosno efekat klinanja, efekat površinskog rastezanja i efekat stiskanja. Obično je efekat površinskog istezanja vrlo mali i može se zanemariti. Kada se debljina filma h ne mijenja, efekat stiskanja se također može zanemariti. Stoga, u većini radnih uslova, efekat klinanja tečnosti za podmazivanje je glavni pojam koji stvara pritisak filma. Za plinsko hidrodinamičko podmazivanje, jednačina stanja mora se dodati općoj Reynoldsovoj jednačini. Ako se smatra da je plin za podmazivanje stvarni plin i zadovoljava politropni odnos, dodatna jednačina je: gdje je T apsolutna temperatura; R je gasna konstanta specifičnog gasa; n je indeks politropske ekspanzije, n=cp/cv, cp i cv su specifična toplota pri konstantnom pritisku i specifična toplota pri konstantnoj zapremini, respektivno. Kada je n=1, to je izotermni tok; kada je n=1.401 (vazduh), to je adijabatsko strujanje. Osim toga, kada se temperatura u filmu za podmazivanje uvelike promijeni, uzrokujući značajnu promjenu viskoznosti, energetska jednačina mora se dodati općoj Reynoldsovoj jednadžbi da bi se ona istovremeno riješila. Granično podmazivanje Stanje podmazivanja kada postoji tanak film (granični film) između dvije površine koje se međusobno trljaju. Ova pojava se obično javlja kada se mašina pokrene ili zaustavi. Granični film se može podijeliti na adsorpcijski film i reakcijski film (slika 3). Film formiran od polarnih molekula u mazivu adsorbiranom na površini trenja naziva se adsorpcijski film. Adsorpcijski film se dalje dijeli na fizički adsorpcijski film i film za kemijsku adsorpciju. ① Fizički adsorpcioni film: Privlačenje molekula čvrsto adsorbuje polarne molekule na čvrstoj površini, a oni su raspoređeni na usmeren način da formiraju površinski film debljine od jednog do nekoliko molekularnih slojeva. ② Kemijski adsorpcioni film: Površinski film formiran reakcijom degradacije ili polimerizacije određenih organskih jedinjenja u ulju za podmazivanje (kao što su dialkil ditiofosfati, diol estri dvobazne kiseline, itd.), ili hemijska sila vezivanja nastala razmjenom valentnih elektrona polarne molekule u ulju za podmazivanje sa elektronima na površini metala, što čini polarnim molekule metalnog sapuna raspoređene u smjeru i adsorbirane na površini da formiraju površinski film. Aditivi u ulju za podmazivanje, kao što su agensi za ekstremne pritiske koji sadrže organska jedinjenja kao što su sumpor, fosfor i hlor, hemijski reaguju sa površinom metala i formiraju površinski film koji može da izdrži veliko opterećenje, koji se naziva reakcijski film. Pod djelovanjem topline trenja koja nastaje kada su konveksni vrhovi na dvije površine trenja u direktnom kontaktu i relativnom kretanju, reakcioni film se kontinuirano formira i uništava. Kada adsorpcioni film dostigne zasićenje, polarne molekule su blisko raspoređene, a sila kohezije između molekula daje filmu određeni kapacitet nosivosti, sprečavajući da dve površine trenja direktno dodiruju jedna drugu. Slika 4 je model efekta podmazivanja adsorpcionog filma. Kada par trenja klizi jedan u odnosu na drugi, adsorpcioni film klizi jedan u odnosu na drugi kao dvije četke, koje mogu igrati ulogu podmazivanja i smanjiti koeficijent trenja. Reakcioni film ima visoku tačku topljenja, nije lako prianjati, ima nisku otpornost na smicanje, ima nisku otpornost na trenje i može se kontinuirano uništavati i formirati, tako da može spriječiti direktan kontakt između metalnih površina i igrati ulogu podmazivanja. Faktori koji utječu na performanse podmazivanja adsorpcionog filma uključuju strukturu i količinu adsorpcije polarnih molekula, temperaturu, brzinu i opterećenje. Kada se broj atoma ugljika u polarnim molekulima poveća, koeficijent trenja se smanjuje. Kada količina adsorpcije polarnih molekula dostigne zasićenje, učinak podmazivanja filma je dobar i stabilan. Kada radna temperatura prijeđe određeni raspon, adsorpcijski film će se raspršiti ili desorbirati, a podmazivanje neće uspjeti. Obično, koeficijent trenja adsorpcionog filma opada sa povećanjem brzine do određene vrijednosti. U normalnim radnim uslovima, koeficijent trenja adsorpcionog filma je isti kao kod suvog trenja i na njega ne utiče opterećenje. Reakcioni film ima jaku sposobnost protiv prianjanja pod ekstremno visokim pritiskom, a njegov učinak podmazivanja je stabilniji od bilo kojeg adsorpcionog filma. Njegov koeficijent trenja raste sa povećanjem brzine do određene vrijednosti. Reakcioni filmovi se često koriste pod velikim opterećenjem, velikom brzinom i visokim temperaturama. Pod određenim radnim uvjetima, sposobnost graničnog filma da se odupre pucanju naziva se čvrstoća graničnog filma. Može se izraziti kritičnom Pv vrijednošću, kritičnom vrijednošću temperature ili kritičnim koeficijentom trenja. ① Kritična pv vrijednost: Kod normalnog graničnog podmazivanja, kada se opterećenje p ili brzina v poveća na određenu vrijednost, temperatura para trenja naglo raste, a koeficijent trenja i trošenje se naglo povećavaju. Odgovarajuća pv vrijednost kada čvrstoća graničnog filma dostigne graničnu vrijednost naziva se kritična pv vrijednost. ② Kritična vrijednost temperature: Kada temperatura površine trenja dostigne stepen poremećaja, omekšavanja ili topljenja graničnog filma, adsorpcioni film se desorbira, koeficijent trenja se brzo povećava, ali još uvijek ima neki učinak podmazivanja. Temperatura u ovom trenutku naziva se prva kritična temperatura. Kada temperatura nastavi rasti do točke u kojoj se ulje za podmazivanje (mast) polimerizira ili raspada, granični film se potpuno lomi, par trenja postaje ljepljiv, a trošenje se naglo povećava, temperatura se naziva druga kritična temperatura. Kritična temperatura je glavni parametar za mjerenje čvrstoće graničnog filma. ③ Kritična vremena trenja: Broj ponovljenih trenja kada granični film dostigne kvar podmazivanja naziva se kritičnim trenjem
Dodavanje maziva između dvije površine u relativnom trenju kako bi se formirao sloj koji smanjuje habanje filma ulja za podmazivanje može smanjiti koeficijent trenja, održati otpornost na trenje i smanjiti potrošnju energije. Na primjer, u uslovima dobrog tečnog trenja, njegov koeficijent trenja može biti čak 0.001 ili čak niži. U ovom trenutku, otpor trenja je uglavnom mala otpornost na smicanje međusobnog klizanja između molekula u tekućem filmu za podmazivanje. Maziva između tarnih površina mogu održavati habanje uzrokovano habanjem tvrdih čestica, površinskom hrđom i zavarivanjem i cijepanjem između metalnih površina. Stoga, ako je dovoljno maziva isporučeno između tarnih površina, mogu se stvoriti dobri uvjeti podmazivanja, može se spriječiti oštećenje uljnog filma, a može se održati tačnost podudaranja dijelova, čime se značajno održava habanje. Maziva mogu smanjiti koeficijent trenja i održati stvaranje topline trenja. Znamo da se rad koji obavljaju mašine koje rade kako bi savladale trenje pretvara u toplinu, čiji dio difundira van iz tijela, a dio neprekidno povećava temperaturu mašine. Centralizovani cirkulacioni sistem za podmazivanje koji koristi tečna maziva može da oduzme toplotu nastalu trenjem, igra ulogu u hlađenju i kontroliše rad mašine u potrebnom temperaturnom opsegu. Površina mašine će neizbežno doći u kontakt sa okolnim medijem (kao što su vazduh, voda, vodena para, korozivni gasovi i tečnosti, itd.), uzrokujući da metalna površina mašine rđa, korodira i bude oštećena. Posebno su visokotemperaturne radionice metalurških i hemijskih postrojenja ozbiljnije u pogledu korozije i habanja. Za cilindre i klipove parnih mašina, kompresora, motora sa unutrašnjim sagorevanjem itd., ulje za podmazivanje može ne samo da podmaže i smanji trenje, već i da poboljša efekat brtvljenja, tako da nema curenja vazduha tokom rada i poboljša efikasnost rada. Mast ima poseban učinak na formiranje brtve, koja može spriječiti prodiranje vode ili druge prašine i nečistoća u frikcioni par. Na primjer, upotreba ambalaže potopljene u ulje obložene mašću ima dobar učinak podmazivanja na zaptivku glave osovine pumpe za vodu i može spriječiti curenje i nečistoće prašine da prodru u tijelo pumpe i imaju dobru ulogu brtvljenja. Osim toga, ulje za podmazivanje također ima učinak smanjenja vibracija i buke.
