Prema različitim materijalima za podmazivanje između tarnih parova, podmazivanje se može podijeliti na tekuće (tekuće, plinovito) podmazivanje i kruto podmazivanje (vidi mazivo). Prema različitim stanjima trenja između tarnih 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 podmazivanje fluidom. Podmazivanje tekućinom Pod odgovarajućim uvjetima, dvije međusobno tarne površine mogu biti odvojene slojem viskozne tekućine određene debljine (više od 1,5 do 2 mikrona), a vanjsko opterećenje se uravnotežuje tlakom tekućine. Na većinu molekula u sloju tekućine ne utječe ionsko električno polje tarne površine i mogu se slobodno kretati, odnosno trenje postoji samo u stanju podmazivanja između molekula tekućine. Koeficijent trenja tekućeg podmazivanja je vrlo nizak (manji od 0.01). Prema načinu na koji se stvara pritisak mazivog filma, podmazivanje tekućinom može se podijeliti na dinamičko podmazivanje i statičko podmazivanje. U tradicionalnom istraživanju mehanike podmazivanja, tarno tijelo i tekućina za podmazivanje smatraju se krutim tijelima i viskoznim tekućinama (Newtonove tekućine). Zapravo, tarno tijelo je elastično tijelo, ali ponekad se može pojednostaviti kao kruto tijelo. Dinamičko podmazivanje fluidom koje treba uzeti u obzir učinke elastične deformacije i pritiska na viskoznost naziva se dinamičko podmazivanje elastičnim fluidom. Kada je tarno tijelo u plastičnom stanju, fluidno dinamičko podmazivanje koje treba uzeti u obzir plastični učinak naziva se plastično fluidno dinamičko podmazivanje. Tradicionalna metoda istraživanja fluidnog podmazivanja započela je 1886. godine, a utemeljitelj je bio O. Reynolds iz Ujedinjenog Kraljevstva. Kasnije generacije kolektivno su nazivale rezultate istraživanja tradicionalne mehanike podmazivanja klasičnom mehanikom podmazivanja. U podmazivanju tekućinom, viskoznost tekućine općenito se procjenjuje viskoznošću. Slika 1 prikazuje model koji pretpostavlja da je tekućina nestlačiva i da teče lamelarno. Odnos između otpora viskoznog smicanja tekućine na tangencijalno gibanje, to jest, posmičnog naprezanja τ i gradijenta brzine (brzina promjene brzine tekućine u duž smjera okomitog na laminarni smjer y) je gdje je η proporcionalna konstanta, odnosno viskoznost, poznata i kao dinamička viskoznost. Gore navedeni odnos naziva se zakon unutarnjeg trenja laminarnog strujanja tekućine (slika 2), također poznat kao Newtonov zakon unutarnjeg trenja. Fluidi čije je ponašanje protoka u skladu s ovim zakonom nazivaju se Newtonovi fluidi. Za lipidna plastična tijela (koja se nazivaju ne-Newtonove tekućine), odgovarajući zakon unutarnjeg trenja je gdje je τ0 početni otpor lipida na smicanje. Ponekad treba uzeti u obzir i ovisnost protoka fluida o vremenu. Reynoldsova jednadžba je osnovna jednadžba koja opisuje raspodjelu tlaka filma dinamičkog podmazivanja. Tradicionalna Reynoldsova jednadžba temelji se na jednadžbi gibanja viskozne tekućine, također poznatoj kao Navier-Stokesova jednadžba. Pojednostavljena je na temelju određenih pretpostavki nakon što se kombinira s jednadžbom kontinuiteta mase. Univerzalna Reynoldsova jednadžba koja opisuje raspodjelu tlaka filma tekućine za podmazivanje je: gdje su v1 i v2 brzine graničnih površina 1 i 2 duž smjera x; t je vrijeme; η je dinamička viskoznost tekućine; p je tlak filma tekućine; h je gustoća tekućine; a h je debljina filma. Dva člana na lijevoj strani ove jednadžbe karakteriziraju distribuciju pritiska filma, a tri člana na desnoj strani ukazuju na uzroke pritiska dinamičkog filma podmazivanja, naime učinak klina, učinak rastezanja površine i učinak stiskanja. Obično je učinak istezanja površine vrlo malen i može se zanemariti. Kada se debljina filma h ne mijenja, učinak stiskanja također se može zanemariti. Stoga je u većini radnih uvjeta učinak klina tekućine za podmazivanje glavni izraz koji stvara pritisak filma. Za plinsko hidrodinamičko podmazivanje, jednadžba stanja mora se dodati općoj Reynoldsovoj jednadžbi. Ako se plin za podmazivanje smatra stvarnim plinom i zadovoljava politropski odnos, dodatna jednadžba je: gdje je T apsolutna temperatura; R je plinska konstanta specifičnog plina; n je indeks politropske ekspanzije, n=cp/cv, cp i cv su specifična toplina pri konstantnom tlaku odnosno specifična toplina pri konstantnom volumenu. Kada je n=1, to je izotermno strujanje; kada je n=1.401 (zrak), to je adijabatsko strujanje. Osim toga, kada se temperatura u mazivom filmu jako promijeni, uzrokujući značajnu promjenu viskoznosti, općoj Reynoldsovoj jednadžbi mora se dodati energetska jednadžba kako bi se ona istovremeno riješila. Granično podmazivanje Stanje podmazivanja kada postoji tanki film (granični film) između dvije površine koje se međusobno taru. Ovaj se fenomen obično događa kada se stroj pokrene ili zaustavi. Granični film može se podijeliti na adsorpcijski film i reakcijski film (slika 3). Film koji formiraju polarne molekule u mazivu adsorbirane na tarnoj površini naziva se adsorpcijski film. Adsorpcijski film dalje se dijeli na fizički adsorpcijski film i kemijski adsorpcijski film. ① Fizički adsorpcijski film: Privlačenje molekula čvrsto adsorbira polarne molekule na krutu površinu, a one su raspoređene u smjeru kako bi oblikovale površinski film debljine od jednog do nekoliko molekularnih slojeva. ② Kemijski adsorpcijski film: površinski film koji nastaje razgradnjom ili reakcijom polimerizacije određenih organskih spojeva u ulju za podmazivanje (kao što su dialkil ditiofosfati, diolni esteri dibazične kiseline, itd.), ili kemijska sila vezivanja koja nastaje izmjenom valentnih elektrona polarne molekule u ulju za podmazivanje s elektronima na metalnoj površini, što čini polarne molekule metalnog sapuna raspoređeni u smjeru i adsorbirani na površini da tvore površinski film. Aditivi u ulju za podmazivanje, kao što su sredstva za ekstremni pritisak koja sadrže organske spojeve kao što su sumpor, fosfor i klor, kemijski reagiraju s metalnom površinom da bi formirali površinski film koji može izdržati veliko opterećenje, a koji se naziva reakcijski film. Pod djelovanjem topline trenja koja se stvara kada su konveksni vrhovi na dvjema tarnim površinama u izravnom kontaktu i relativnom kretanju, reakcijski film se kontinuirano formira i uništava. Kada adsorpcijski film dosegne zasićenje, polarne molekule su blisko raspoređene, a kohezijska sila između molekula daje filmu određenu nosivost, sprječavajući da dvije tarne površine izravno dodiruju jedna drugu. Slika 4 je model učinka podmazivanja adsorpcijskog filma. Kada tarni par klizi jedan u odnosu na drugi, adsorpcijski film klizi jedan u odnosu na drugi poput dvije četke, što može igrati ulogu podmazivanja i smanjiti koeficijent trenja. Reakcijski film ima visoko talište, nije ga lako lijepiti, ima nisku čvrstoću na smicanje, ima nisku otpornost na trenje i može se kontinuirano uništavati i formirati, tako da može spriječiti izravan kontakt između metalnih površina i igrati ulogu podmazivanja. Čimbenici koji utječu na učinak podmazivanja adsorpcijskog filma uključuju strukturu i količinu adsorpcije polarnih molekula, temperaturu, brzinu i opterećenje. Kada se broj ugljikovih atoma u polarnim molekulama povećava, koeficijent trenja se smanjuje. Kada adsorpcijska količina polarnih molekula dosegne 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 adsorpcijskog filma opada s povećanjem brzine do određene vrijednosti. U normalnim radnim uvjetima, koeficijent trenja adsorpcijskog filma je isti kao kod suhog trenja i na njega ne utječe opterećenje. Reakcijski film ima snažnu sposobnost protiv prianjanja pod ekstremno visokim pritiskom, a njegovo podmazivanje je stabilnije od bilo kojeg adsorpcijskog filma. Njegov koeficijent trenja raste s povećanjem brzine do određene vrijednosti. Reakcijski filmovi često se 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 vrijednošću pv, vrijednošću kritične temperature ili kritičnim koeficijentom trenja. ① Kritična vrijednost pv: U normalnom graničnom podmazivanju, kada se opterećenje p ili brzina v poveća do određene vrijednosti, temperatura para trenja iznenada raste, a koeficijent trenja i trošenje naglo se povećavaju. Odgovarajuća pv vrijednost kada čvrstoća graničnog filma dosegne graničnu vrijednost naziva se kritična pv vrijednost. ② Kritična vrijednost temperature: kada temperatura površine trenja dosegne stupanj poremećaja, omekšavanja ili topljenja graničnog filma, adsorpcijski film se desorbira, koeficijent trenja se brzo povećava, ali još uvijek ima neki učinak podmazivanja. Temperatura u to vrijeme naziva se prva kritična temperatura. Kada temperatura nastavi rasti do točke u kojoj se ulje za podmazivanje (mast) polimerizira ili raspada, granični film potpuno puca, tarni par 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 dođe do kvara podmazivanja naziva se kritičnim vremenima trenja
Dodavanje maziva između dvije površine u relativnom trenju kako bi se formirao sloj uljnog filma za smanjenje trošenja može smanjiti koeficijent trenja, održati otpor trenja i smanjiti potrošnju energije. Na primjer, pod dobrim uvjetima tekućeg trenja, njegov koeficijent trenja može biti samo 0.001 ili čak niži. U ovom trenutku, otpor trenja je uglavnom nizak otpor na smicanje međusobnog klizanja između molekula u tekućem mazivom filmu. Maziva između tarnih površina mogu održavati trošenje uzrokovano trošenjem tvrdih čestica, površinskom hrđom i zavarivanjem i kidanjem između metalnih površina. Stoga, ako se između tarnih površina dovodi dovoljno maziva, mogu se stvoriti dobri uvjeti podmazivanja, može se spriječiti oštećenje uljnog filma i može se održati usklađenost točnosti dijelova, čime se uvelike održava trošenje. Maziva mogu smanjiti koeficijent trenja i održati stvaranje topline trenja. Znamo da se sav rad koji rade strojevi koji rade kako bi prevladali trenje pretvara u toplinu, od koje dio difundira prema van iz tijela, a dio neprestano povećava temperaturu strojeva. Centralizirani cirkulacijski sustav podmazivanja koji koristi tekuća maziva može odvesti toplinu generiranu trenjem, igrati ulogu u hlađenju i kontrolirati rad strojeva unutar potrebnog temperaturnog raspona. Površina strojeva neizbježno će doći u dodir s okolnim medijem (kao što su zrak, voda, vodena para, korozivni plinovi i tekućine, itd.), uzrokujući hrđu, korodiranje i oštećenje metalne površine strojeva. Osobito su visokotemperaturne radionice metalurških i kemijskih postrojenja ozbiljnije u koroziji i habanju. Za cilindre i klipove parnih strojeva, kompresora, motora s unutarnjim izgaranjem itd., ulje za podmazivanje može ne samo podmazati i smanjiti trenje, već i poboljšati učinak brtvljenja, tako da nema curenja zraka tijekom rada i poboljšati učinkovitost rada. Mast ima poseban učinak na stvaranje brtve, koja može spriječiti prodor vode ili druge prašine i nečistoća u tarni par. Na primjer, upotreba brtve uronjene u ulje premazane mašću ima dobar učinak podmazivanja na brtvu glave osovine pumpe za vodu i može spriječiti curenje i nečistoće od prašine da prodru u tijelo pumpe i imaju dobru ulogu brtvljenja. Osim toga, ulje za podmazivanje također ima učinak smanjenja vibracija i buke.
