摩擦与润滑的基本知识

　　一、摩擦与摩擦系数

　　我们知道，当两个物体相互接触并作相对运动时，就会产生摩擦，摩擦产生的阻力就是摩擦力，大小依物体性质而不同。表现摩擦力的因数称为摩擦系数。例如冰与冰平滑表面间的摩擦系数为0.02～0.03，即此时冰滑动所需力量大约等于上面冰重的2%～3%；铜与铜平滑表面间的干摩擦系数约为0.8～1.0，钢与钢平滑表面间的干摩擦系数约为0.8，同时其磨损也要比冰与冰时大50倍左右。

　　在机械设备的实际运转过程中，我们希望相对运动的零部件之间的摩擦系数小一些，摩擦系数越小时因摩擦造成的功率损失就会越少。

　　据测算，世界产生的能源约有30%～50%消费在摩擦损失上，例如纺织机械干摩擦所消耗的功率是其总功率的85%；内燃发动机在有润滑油的情况下，摩擦损失功率有时也达到总功率的30%；近代的汽车发动机的摩擦损失占其功率的20%；活塞式飞机发动机的摩擦损失占其功率的9%。因此，改善润滑以减少摩擦功率损失对节约能源具有重大意义。

　　二、磨损

　　磨损即相对摩擦面的损伤和减量现象，这种现象在机械运转中常有发生。一般称不可避免的磨损为正常磨损或自然磨损，不应有的可避免的磨损为异常磨损。磨损是一种关系机械和润滑剂性能的复杂的现象。在机械运动摩擦的过程中，干摩擦力转变为摩擦热，致使摩擦面温度升高，从而使摩擦系数增大，浪费动力，增加磨损，甚至熔结而烧毁，为避免这种情况，在机械运动中就需要使用润滑剂来进行润滑。良好的润滑将使机械设备的磨损大幅度下降，使异常磨损得以避免。

　　三、摩擦和润滑的类型

　　摩擦现象可大致分为干摩擦、流体摩擦、边界摩擦和混合摩擦等4种。
　干摩擦不属于润滑的范围，只是解析润滑的基点。干摩擦的摩擦系数一般在0.3～0.7之间,即摩擦损失相当于总功率的30～70%。

　　流体摩擦是两摩擦面间存在一定厚度（10^-3mm以上）的润滑油膜，使摩擦面间的固体干摩擦转变为液体摩擦并使摩擦面间的压力由液体油膜承担，这时的摩擦阻力为液体的内部摩擦阻力，与液体的粘度有关。与流体摩擦相对应的润滑条件称流体润滑。当润滑油的粘度越大时越能形成流体润滑，但摩擦系数也随之增大；当粘度越低时摩擦系数越低，但到某一临界点时则由流体润滑转变为边界润滑。

　　边界摩擦和相应的边界润滑是在摩擦表面金属微凸体接触较多，润滑剂的流体润滑作用减少，甚至完全不起作用，载荷几乎全部通过微凸体以及润滑剂和金属表面之间相互作用所生成的润滑剂膜来承受。

　　边界润滑是两摩擦面凸部直接接触下的润滑，因而认为当两摩擦面表面综合粗度（σ）和油膜厚度（h)的比值λ=h/σ=1～2时，即为边界润滑，其中油与摩擦面的性质对摩擦系数和磨损有极大影响。在边界润滑中，润滑油的极压性（或油性）起决定作用，边界润滑首先是极性分子在金属表面发生物理吸附，而后在一定温度条件下经过电子价转换而发生化学吸附，化学吸附膜可保证一般的重负荷，对更苛刻的重或冲击负荷的滑动摩擦，则要有更高的极压性，以产生极压膜（和金属表面化合的），即摩擦化学反应润滑膜才能保证润滑。

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