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摩擦学中摩擦,磨损和润滑的概念,作用及分类

1.什么叫摩擦学？
从事润滑和润滑油工作的人都要了解摩擦、润滑和磨损方面的知识，也应该知道“ tribology ”这个词，这是 20 世纪 60 年代出现的新英文单词，中文就译为“摩擦学”，它的定义是“两个运动面间的有关力学、物理学、电子学、化学、材料学等科学领域所表现的摩擦、润滑和磨损等所有现象的综合性边缘科学技术” , 由于它的内容在国民经济中的广泛性和重要性，如今摩擦学已发展成一门独立的学科。

2 ．什么是摩擦？有何分类？
当两个紧密接触的物体沿着它们的接触面作相对运动时，会产生一个阻碍这种运动的阻力，这种现象就叫摩擦。摩擦有多种分类方法，具体分类如下所示。
l ）按运动副状态分类
( l ）静摩擦一个物体沿着另一个物体表面有相对运动趋势时产生的摩擦叫静摩擦，这种摩擦力叫静摩擦力，就是将动未动时的摩擦力，当外力克服了最大静摩擦力时，物体就开始宏观运动。
( 2 ）动摩擦一个物体沿着另一个物体表面相动运动时产生的摩擦叫动摩擦，这时产生的阻碍物体运动的切向力叫动摩擦力。
2 ）按摩擦面接触形式分类
( l ）滑动摩擦接触表面相对滑动时的摩擦叫滑动摩擦。
( 2 ）滚动摩擦在力矩作用下，物体沿接触表面滚动时的摩擦叫滚动摩擦。
3 ）按摩擦副表面润滑状态分类
( l ）干摩擦既无润滑又无湿气的摩擦。
( 2 ）流体摩擦运动时两表面完全被液体油膜隔开，摩擦表现为流体的内摩擦。
( 3 ）边界摩擦指摩擦表面有一层极薄的润滑膜存在，其厚度只能盖住表面粗糙度的凹下部分，此时摩擦取决于接触表面和润滑膜的性质。
( 4 ）混合摩擦属于流体摩擦与边界摩擦的过渡状态。现代机械的很多摩擦副的摩擦状态较为复杂，尤其运动速度、负荷及温度多变，其摩擦状态并不如以上分类那么单纯，使得润滑剂也不断升级和复杂化。

3．摩擦对人类是有害的吗？
设备运动时就会产生摩擦，这些摩擦会产生阻尼，消耗能源，又产生热量，设备要进行冷却；摩擦又会产生磨损，轻则使设备尺寸变差，增加维修及减短寿命，重则产生事故，造成停产。我们从事润滑的人员要开发优质的润滑剂和采取合理的润滑措施，降低摩擦和磨损。
但摩擦并不仅仅是有害的，若汽车轮与地面没有摩擦，汽车就不能行驶；若地板太滑缺乏足够的摩擦，人就要摔跟头；磨床就是用砂轮加速磨损工件使其达到要求尺寸；杀车器、变矩器就是用摩擦控制动作快慢及转向运动。所以滴滑油的添加剂中既有润滑性的添加剂使摩擦力降低，减少磨损，也有摩擦改进剂控制润滑油的摩擦力。因此摩擦的作用具有两面性。

4 ．什么是磨损？如何分类？
物体表面的物质，由于表面相对运动而不断损失的现象，就叫磨损。机械摩擦副在正常运动中，肯定会产生磨损，这个过程可分为三个阶段。
( l ）磨合（跑合）阶段新的摩擦副表面有三种情况，使相互的宏观尺寸误差较大，使密封不良，阻力较大，一是加工的表面粗糙度大；二是因机床振动、内应力造成的表面波形；三是形状误差，有时实际接触表面仅为宏观表面的 1/1000~- 1/10000倍。这就要磨合，也就是有控制的磨损，使实际接触表面增大，达到机械的正常参数。此阶段时间较短，在生产厂中出厂前有数十分钟的磨合，出厂后用户使用时有数十小时或数千公里行驶即告完成。此阶段负荷转速的提升要缓慢，以免出故障。
( 2 ）稳定磨损阶段这阶段磨损缓慢，磨损速度平缓，基本上等于设备的使用寿命。
( 3 ）剧烈磨损阶段由于金属疲劳及其他原因，设备在使用后期磨损速度加快，参数下降，温度上升，振动、噪音增加，表面设备寿命将至．需大修或更换了。
上述阶段是原则上的区分，实际上有时各阶段区分并不明显。有的由于管理、润滑、操作等工作到位，其最后阶段表现程度轻微。

从磨损的破坏情况及表面状态，磨损有很多分类，比较通常而简单的分类有：
(l）粘着磨损摩擦副相对运动时，表面材料相互熔化、焊接，使材料从一方转移到另一方的现象，就叫粘着磨损，这是较严重的磨损，一般边界摩擦时较常发生，润滑油中的极压添加剂用于抑制这类磨损。
(2）磨料磨损摩擦副表面间进人硬的颗粒，使表面材料脱落．叫磨料磨损。机械在多灰尘或物料颗粒的环境工作时，这些砂土或硬颗粒进到设备的运动副或金属磨损颗粒进入时都会发生磨料磨损，因此进气过滤和润滑油过滤的有效性对减少磨料磨损是很重要的；
(3）疲劳磨损相对运动表面作无数次往复运动，在交变应力作用下使表面材料达到疲劳极限而剥落的现象就是疲劳磨损，其磨损程度与作用于表面的应力大小及材料的选择有关。
(4）腐蚀磨损在摩擦中表面金属与周围介质发生化学或电化学反应，使材料疏松或强度下降而物质损失，就是腐蚀磨损。在实际的磨损中，只能从摩擦表面的形貌判别属于哪种类型，而实际发生的磨损往往是相互交错及相互掩盖的，因而需较多的经验。

5 ．什么是润滑？如何分类？
在相对运动的摩擦表面加人润滑剂，使摩擦面间形成润滑膜，使原来两个固体表面的摩擦变为润滑剂之间的摩擦，从而减少摩擦力，降低磨损，延长设备寿命，这就是润滑。
润滑有许多分类，对我们比较有用的是根据斯氏曲线作的分类，具体可分为：
(1）流体润滑两摩擦面间由润滑油把摩擦面隔开，变表面干摩擦为润滑油之间分子的内摩擦，这时摩擦力非常小，其摩擦系数一般为 0.001 一 0.01。
(2）边界润滑当相互运动的表面相对速度很小而负荷又很重时，油膜厚度变小，小至只能部分覆盖表面，另一部分的突出尖部会直接接触产生固体摩攘．阻力增大，摩擦热上升，产生黏着磨损。这时润滑油膜对表面的保护变弱，而要由润滑油的极压添加剂产生化学反应生成的保护膜使之不产生黏着磨损．这种状态叫边界润滑。
(3）混合润滑对不同的速度及负荷，在达到边界润滑前与流体润滑后有一过渡区，它有一部分处于流体润滑，有一部分处于边界润滑，这种状态叫混合润滑。
在实际机械运作中，同一过程的不同部位，同一摩擦副的不同操作条件下，上述三种状态或同时共存或相互变换，往往某状态起主导作用，润滑油就要同时能满足几种形态的要求，才能保证设备的正常使用。

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