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      潤滑與摩擦機理
       潤滑與摩擦的關系密切。摩擦的類別取決于摩擦條件,從潤滑觀點來講,常按摩擦面之間有無潤滑材料及潤滑劑的存在狀態來分類?煞譃楦赡Σ、邊界摩擦、液體摩擦和混合摩擦。潤滑機理與這些不同的摩擦狀態相關聯。
        1. 干摩擦
        摩擦面之間沒有潤滑劑存在時發生的摩擦,稱為干摩擦。
        干摩擦的發生有許多理論解釋,常用的是所謂“粘著—機械嚙合”學說。由于物體之間摩擦面的微觀狀態是凹凸不平的,摩擦面之間的接觸不發生在整個接觸面上,摩擦只是發生在摩擦面之間凸峰與凸峰正好相對的地方,物體之間的正壓力實際上只由占摩擦面很小部分的實際接觸面積承受。由于這些凸峰與凸峰相接觸的點受到相當大的壓力而產生塑性變形,出現了粘著現象,使凸峰與凸峰就好像被“熔焊”在一起。當物體做相對運動時,為了將這些“熔焊”在一起的點撕裂所需要的力,就構成了摩擦力的主要部分。此外,還存在著一個摩擦面上的凸峰正好嵌入另一個摩擦面上的凹谷的情況,當物體做相對運動時,將產生機械嚙合阻力,這是摩擦力的又一個來源。因而物體之間發生干摩擦時,其摩擦力是“熔焊”點造成 的粘著阻力與“凹凸體”機械嚙合阻力之和。
        從設備的潤滑觀點來講,干摩擦是有害的,主要表現在能量的損失(如轉為熱能)和機件的磨損上(如溫度升高導致材料表面抗磨性及強度降低同時有磨屑的產生)。
        2. 邊界摩擦
        邊界摩擦亦稱為邊界潤滑,是指物體之間摩擦面上存在一層由潤滑劑構成的邊界膜發生的摩擦。
        邊界膜的性質是影響邊界摩擦的主要因素,按其形成方式,可分為吸附膜和反應膜兩類。吸附膜是通過物理因素(分子吸引)或化學因素(電子交換產生的化學結合力),使潤滑劑中的極性分子產生定向排列形成的一層膜。
        反應膜則是由含硫、磷、氯等元素的潤滑油添加劑與摩擦表面起化學反應,所生成的新的物 質而構成的一層膜。在邊界潤滑作用比較充分,即形成的分子柵有較大的承載能力和長度時,摩擦僅發生在邊界膜之間,摩擦系數僅與摩擦面的性質(材質、幾何形狀等)和潤滑劑的油性有關,也就是說摩擦系數與摩擦面潤滑劑之間形成極性分子柵的能力和分子柵本身的承載能力有關,而與潤滑油的粘度大小無關。當邊界潤滑作用較差時,某些部位的邊界膜被破 壞,造成摩擦面的直接接觸,從而形成干摩擦,使摩擦系數增大。
        吸附膜的穩定性較差,在一定溫度下,定向排列的極性分子會因熱運動而變得雜亂無章,甚至從摩擦面上脫落下來,使得吸附膜失去承載能力,潤滑作用大大減小。反應膜較吸附膜穩 定得多,因為在高溫下化學反應的速度加快,更有利于生成新的物質來加強反應膜,所以反應膜適于重載、低速和高溫的條件。但是生成反應膜時,一般伴隨著對金屬有腐蝕性。
        3. 液體摩擦
        液體摩擦亦稱為液體潤滑,當物體之間的接觸面被潤滑油膜完全隔開時,物體相對運動所產生的摩擦叫液體摩擦。
        液體摩擦時,物體之間的摩擦面沒有直接接觸,其間除了邊界潤滑膜外,還有流動油膜。因此摩擦僅發生在潤滑油之間,運動阻力僅由潤滑油分子間的吸引力(內聚力)形成,因而摩擦系數很小,一般在0.01~0.001的范圍內。
        4. 混合摩擦
        混合摩擦亦稱為混合潤滑,是屬于一種不穩定的潤滑。它既存在著潤滑油粘度所產生的粘滯阻力,也存在著金屬表面微凸體接觸所產生的摩擦阻力。實際上它是指上述三種摩擦中有兩種摩擦同時存在的情形,可分為半干摩擦和半液體摩擦。
        半干摩擦是指干摩擦和邊界摩擦同時存在的情形,不充分的邊界摩擦將導致半干摩擦。
        半液體摩擦是液體摩擦和邊界摩擦同時存在的情形,不充分的液體摩擦會導致半液體摩擦。工業設備經常處于混合摩擦狀況。
      2007/10/18  
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