摩擦和磨损与润滑学的基本原理

摩擦和磨损与润滑学的基本原理

一、摩擦和摩擦的种类

1.什么是摩擦？

相互接触的物体沿着它们的接触面做相对运动时，会产生阻碍物体相对运动的阻力，这种现象称为摩擦。这种阻力叫摩擦力。

2.摩擦的种类

摩擦的种类很多，因为研究的依据不同，摩擦的分类也不同。按摩擦副的运动状态分为静摩擦和动摩擦；按摩擦副运动形式分类分为滑动摩擦、滚动摩擦和自旋摩擦；按摩擦发生的部位分类分为内摩擦和外摩擦；按摩擦副表面润滑状况分类分为静摩擦、干摩擦、边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦。本文重点介绍静摩擦、干摩擦、边界摩擦、流体摩擦（液体摩擦）和混合摩擦。

（1）静摩擦是指摩擦表面没有任何吸附膜或化合物存在时的摩擦。静金属的摩擦会产生表面粘着。

（2）干摩擦是指在大气条件下，摩擦表面没有任何润滑剂存在的摩擦。严格说干摩擦是在接触表面上无任何其他介质，如自然污染膜、润滑膜以及湿气等。干摩擦是消耗动力最多，磨损最严重的一种摩擦。

（3）边界摩擦是指摩擦表面有一层极薄得润滑膜存在时的摩擦。这层膜称为边界油膜。

（4）流体摩擦是指摩擦表面完全被润滑油膜隔开时的摩擦。这种摩擦发生在界面的润滑剂膜内，摩擦阻力最小，磨损最小。

（5）混合摩擦——是指属于过渡状态的摩擦，包括半干摩擦和半流体摩擦。半干摩擦是指同时存在着干摩擦和边界摩擦的混合摩擦。半流体摩擦是指同时存在着流体摩擦和边界摩擦（或干摩擦）的混合摩擦。

二、磨损和磨损的种类

1.什么是磨损？

是指两个相互接触的物体发生相对运动时，物体表面的物质不断地转移和损失。磨损的结果使相对运动的物体表面不断有微料抖落，表面性质、几何尺寸均发生改变。

2.磨损的三个阶段

磨损阶段、稳定磨损阶段和急剧磨损阶段

3.磨损的种类

按磨损的破坏机理，通常把磨损分为粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损五种。

（1）粘着磨损

由于摩擦表面存在着一定的粗糙度，在压力的作用下，当摩擦表面做相对运动时，在真空接触点上产生瞬时高温，使其表面软化，熔化，甚至相互粘着，接触表面的材料从一个表面转移到另一个表面，这种现象就叫做粘着磨损。粘着磨损严重时，摩擦副之间咬死，不能再发生相对运动。

（2）磨料磨损

外来的硬料介质进入摩擦副，或摩擦副一个表面比另一个表面硬，在较硬表面上存在的微凸体，在摩擦过程中对较软表面犁沟或拉槽，引起表面材料的脱落，这种现象叫做磨料磨损。磨料磨损是一种最常见的磨损。

（3）腐蚀磨损

在摩擦过程中，金属与周围介质发生化学或电化学反应，产生物质损失，这种现象叫做腐蚀磨损。

（4）疲劳磨损

两接触面做滚动或滚动滑动复合摩擦时，由于接触时应力的作用，产生重复变形，使材料表面疲劳而产生物质损失，这种现象叫做疲劳磨损。

（5）微动磨损

由振幅在10-7 ~10-3mm范围的振动滑动而引起的磨损叫做微动磨损。

三、润滑和润滑的种类

1.什么是润滑？

在发生相对运动时的各种摩擦副的接触面之间加入润滑剂，从而使两摩擦副之间形成润滑膜，将原来直接接触的干摩擦面分隔开来，变干摩擦为润滑剂分子间的内摩擦，从而减小摩擦，降低磨损，延长机械设备的使用寿命的技术就是润滑。

2.润滑的种类

根据润滑状态，润滑可分为流体润滑和边界润滑两种。

（1）流体润滑在摩擦面间有一层具有一定厚度的润滑油膜，把摩擦表面完全隔开，这种润滑状态叫做流体润滑。它的优点是摩擦阻力小，可以有效地降低磨损，延长机具的使用寿命，是润滑中最理想的状态。

润滑油的粘度越大、摩擦面的相对运动速度越快、摩擦面上负荷越小，就越易形成一定厚度的油膜，也越易形成流体润滑。但在流体润滑状态时，润滑油的粘度越大，内摩擦力越大，摩擦损失也越大。

（2）边界润滑。当摩擦副上的负荷很高，运动速度很慢、运动方向和运动速度经常改变、或油温很高时，都会使摩擦面上的油膜越来越薄。当油膜厚度只有10-6左右时，这种状态下的润滑叫边界润滑。

在边界润滑状态下，摩擦阻力要比液体润滑大得多。这层边界油膜的牢固程度几乎和润滑油的粘度无关，而取决于向润滑油中加入的化合物的活性。对在高温、高压下的边界润滑，习惯上称为极压润滑。

第二章润滑剂基础知识

一、润滑剂的组成

润滑油一般有基础油和添加剂两部分组成。基础油是润滑剂的主要成分，决定着润滑剂的基本性质，添加剂则可弥补和改善基础油性能方面的不足，赋予某些新的性能，是润滑剂的重要组成部分。

（一）基础油

1.基础油的分类

（1）通用润滑油基础油的分类

通用润滑油基础油按饱和含量和粘度指数的高低分三类共七个品种，其中I类分为MVI,HVI,HVIS,HVIW四个品种；II类分为HVIH,HVIP两个品种；III类只设VHVI一个品种。详见表一

(2)代号说明

“VI”表示“粘度指数”；

“MVI”表示“中粘度指数I类基础油”；

“HVI”表示“高粘度指数I类基础油”；

“HVIS”表示“高粘度指数深度精制I类基础油“；

“HVIW”表示“高粘度指数低凝I类基础油”；

“HVIH”表示“高粘度指数加氢II类基础油”；

“HVIP”表示“高粘度指数优质加氢II类基础油”；

“VHVI”表示“很高粘度指数加氢III类基础油”；

“BS”表示光亮油。

2.基础油的粘度等级牌号的划分

本标准中I类基础油粘度等级牌号按赛氏通用粘度来划分，其数值为某粘度等级基础油运动粘度所对应的赛氏通用粘度整数的近似值。粘度等级以40℃赛氏通用粘度[秒（S）]表示的牌号有150，200，300，400，500，600，650，750；粘度等级以100℃赛氏通用粘度[秒（S）]表示的牌号有90BS,120BS,150BS。本标准II类、III类基础油粘度等级以100℃运动粘度中心值来表示。具体粘度牌号见表2

(二)添加剂

1.什么叫添加剂？