葛晓森

磨损的产生

在机器零件克服摩擦阻力而进行相对运动的过程中，不断有微粒脱落，必然会出现磨损。机件的磨损主要表现为改变原来的尺寸和几何形状，质量减轻，原来配合间隙加大，从而破坏了配合性质。磨损的过程可分为初期磨损、稳定磨损阶段和加速磨损阶段。

影响磨损的因素很多，如材料性能（包括材料的强度、硬度、弹性以及与其相对摩擦材料的相互粘附等）、工作条件（包括时间、负荷、速度、温度、有无润滑剂、润滑状态以及周围介质的作用）。

总之，磨损是随摩擦而产生的。按照磨损破坏的机理，可分为粘着磨损、磨料磨损、腐蚀磨损、微动磨损、表面腐蚀磨损、冲击磨损等。

以上可以看出，磨损来自摩擦，因此认识摩擦很有必要。

按摩擦状态可以分为：液体摩擦、干摩擦、边界摩擦和混合摩擦。

1.液体摩擦（液体润滑）

当两个相对滑动表面的最靠近部分被一定厚度的油膜所隔开，最小油膜厚度大于两个表面粗糙度之和时，载荷通过油膜传递，工作的摩擦与两滑动表面性质无关而只决定于润滑油膜的分子内摩擦性质，这种摩擦状态叫液体摩擦。滑动表面处于液体摩擦状态时，摩擦系数很小，没有磨损，使用寿命长，是最理想的摩擦状态。但要保证液体摩擦必须具备一定的条件：或是靠外压以保证供给静压，或是在一定条件下建立液体动压。

当润滑剂是气体时则为气体摩擦状态。液体摩擦和气体摩擦统称为流体摩擦。

2.干摩擦

在两个滑动表面之间没有任何润滑剂而直接靠表面传递载荷，当发生相对运动时就产生了干摩擦。事实上，在机器中绝对的干摩擦是不存在的，因为空气和水总是存在的。

3.边界摩擦

在两个滑动表面之间存在一层极薄的由吸附或化学反应生成的润滑膜，从而使摩擦状态介于流体摩擦和干摩擦之间，这种状态叫边界摩擦状态，润滑膜成为边界膜。边界膜的厚度很薄，约为几个分子到数千埃，边界摩擦的性质只取决于摩擦表面的性质和边界膜的结构和物理化学性质，而与润滑的黏度无关。

润滑油在固体表面上形成边界膜的能力称为油性。

边界膜的摩擦学机理是很复杂的，但在实用中极为重要。由于任何固体表面微观上总是高低不平的，因此两个摩擦表面间全部处于边界润滑的状态几乎是不存在的。但是只要在摩擦表面间架有润滑剂，即使在很大的载荷作用下，在看来似乎是金属接触的表面处，实际上一般总是存在着极薄的一层边界膜，这就大大改善了运动副之间的摩擦作用。即使是精心设计的液体动压润滑轴承，在起动、停车或载荷剧烈变动时，也会有局部处于边界摩擦状态。因此，对边界摩擦的研究是近代摩擦学的一个重要领域。

4.混合摩擦

当摩擦表面间有润滑油，但不足以保持液体摩擦时，就可能有部分接触处是边界摩擦，其余部分是液体摩擦；也可能在部分粗糙峰接触处是干摩擦，而其余部分则为边界摩擦或是液体摩擦。这些状态统称混合摩擦。混合摩擦在机器中是很常见的。

在实际机器中，工作时的载荷、速度等参数往往是改变的，因此相对运动表面间的摩擦状态也会随这些工作参数的改变而从一种摩擦状态转换到另一种摩擦状态。

润滑的原理

润滑就是在两个相互接触的表面之间，通过一定方式强制地加入润滑剂，使之形成一层具有一定承载能力的润滑膜。这种润滑膜既可以把相对摩擦的两个表面隔开，又可以改变其摩擦状态，即将直接接触的“干”摩擦状态变为润滑膜薄膜内部分子之间的内摩擦状态。如果润滑好，也会出现全液体摩擦状态。

在摩擦面内加入润滑剂不仅可以降低摩擦，减轻磨损，保护零件不遭锈蚀，而且在采用循环润滑时还能起到散热降温的作用。由于液体的不可压缩性，润滑油膜还具有缓冲吸震的能力。使用膏状的润滑脂，既可防止内部润滑剂的外泄，又可以阻止外部杂质的侵入，避免加剧机件的磨损。

润滑剂的分类及选用

机器中的润滑剂大致可分为液体、半固体、固体和气体4种。针对工厂的设备我们主要使用3种：润滑油、半固体润滑剂和固体润滑剂。

1.润滑油

在流体动压轴承中，当外载荷作用下，在两个相对运动表面间仍能维持一定厚度的油膜而不被挤掉，重要的一个原因是润滑油具有内摩擦力。润滑油的这种内摩擦力性质叫黏性，黏性只与润滑油本身有关。每种润滑油的黏性并不是固定不变的，而是随温度和压强而变化。

其特点为流动性好，内摩擦系数小，可用于高速机械，冷却作用较好，更换润滑油时，可不拆开机器。但它容易从箱体内流出，故常须采用结构比较复杂的密封装置，且需经常加油，如设备的齿轮变速箱等。

2.半固体润滑剂（润滑脂）

也称黄油，是由润滑油加稠化剂制成的一种油膏状润滑剂。根据稠化剂不同可制成各种润滑脂。

由于润滑脂较润滑油稠，受温度的影响不大和对载荷性质、运动速度的变化等有较大的应用范围，因此常用在：不允许润滑油滴落或漏出引起污染的地方，加、换油不方便的地方，不清洁而又不易密封的地方，特别适合低速、重载、间歇摇摆运动的机械。其缺点为：内摩擦力大，起动阻力大，流动性和散热性差，更换时需停机拆开机器。如电机的齿轮变速箱、轴承等。

3.固体润滑剂

主要有二硫化钼和石墨。它们可以在极高负荷、极低速度下工作，并且耐高温，具有良好的化学稳定性，和环境介质、溶剂、燃料不起反应。特别适合在一些工作条件下无法加油的摩擦面。它对机械零件表面的附着力低，缺乏流动性，润滑膜不易保护，但是它可以与润滑脂组成复合润滑脂。

当然，润滑方法也可分为：集中、分散、连续、间歇、压力、无压、循环、非循环润滑等，根据不同的机械结构原理，应该灵活选择不同的润滑方法。

所以，从摩擦学的观点来设计运动副，要力求使摩擦副工作在流体动压润滑状态。从管理角度讲，就是要通过有效的管理，使运动副保持良好润滑状态。这样，就可以大大降低摩擦因数，改善设备的运转性能，减少功能消耗，延长设备使用寿命，从而确保产品质量，降低产品成本，消降或减少噪音污染，为企业提高经济效益创造良好的物质条件。