全面掌握設備摩擦潤滑機理，降低設備零件的磨損消耗

葛曉森

磨損的產生

在機器零件克服摩擦阻力而進行相對運動的過程中，不斷有微粒脫落，必然會出現磨損。機件的磨損主要表現為改變原來的尺寸和幾何形狀，質量減輕，原來配合間隙加大，從而破壞了配合性質。磨損的過程可分為初期磨損、穩定磨損階段和加速磨損階段。

影響磨損的因素很多，如材料性能（包括材料的強度、硬度、彈性以及與其相對摩擦材料的相互粘附等）、工作條件（包括時間、負荷、速度、溫度、有無潤滑劑、潤滑狀態以及周圍介質的作用）。

總之，磨損是隨摩擦而產生的。按照磨損破壞的機理，可分為粘著磨損、磨料磨損、腐蝕磨損、微動磨損、表面腐蝕磨損、沖擊磨損等。

以上可以看出，磨損來自摩擦，因此認識摩擦很有必要。

按摩擦狀態可以分為：液體摩擦、干摩擦、邊界摩擦和混合摩擦。

1.液體摩擦（液體潤滑）

當兩個相對滑動表面的最靠近部分被一定厚度的油膜所隔開，最小油膜厚度大于兩個表面粗糙度之和時，載荷通過油膜傳遞，工作的摩擦與兩滑動表面性質無關而只決定于潤滑油膜的分子內摩擦性質，這種摩擦狀態叫液體摩擦。滑動表面處于液體摩擦狀態時，摩擦系數很小，沒有磨損，使用壽命長，是最理想的摩擦狀態。但要保證液體摩擦必須具備一定的條件：或是靠外壓以保證供給靜壓，或是在一定條件下建立液體動壓。

當潤滑劑是氣體時則為氣體摩擦狀態。液體摩擦和氣體摩擦統稱為流體摩擦。

2.干摩擦

在兩個滑動表面之間沒有任何潤滑劑而直接靠表面傳遞載荷，當發生相對運動時就產生了干摩擦。事實上，在機器中絕對的干摩擦是不存在的，因為空氣和水總是存在的。

3.邊界摩擦

在兩個滑動表面之間存在一層極薄的由吸附或化學反應生成的潤滑膜，從而使摩擦狀態介于流體摩擦和干摩擦之間，這種狀態叫邊界摩擦狀態，潤滑膜成為邊界膜。邊界膜的厚度很薄，約為幾個分子到數千埃，邊界摩擦的性質只取決于摩擦表面的性質和邊界膜的結構和物理化學性質，而與潤滑的黏度無關。

潤滑油在固體表面上形成邊界膜的能力稱為油性。

邊界膜的摩擦學機理是很復雜的，但在實用中極為重要。由于任何固體表面微觀上總是高低不平的，因此兩個摩擦表面間全部處于邊界潤滑的狀態幾乎是不存在的。但是只要在摩擦表面間架有潤滑劑，即使在很大的載荷作用下，在看來似乎是金屬接觸的表面處，實際上一般總是存在著極薄的一層邊界膜，這就大大改善了運動副之間的摩擦作用。即使是精心設計的液體動壓潤滑軸承，在起動、停車或載荷劇烈變動時，也會有局部處于邊界摩擦狀態。因此，對邊界摩擦的研究是近代摩擦學的一個重要領域。

4.混合摩擦

當摩擦表面間有潤滑油，但不足以保持液體摩擦時，就可能有部分接觸處是邊界摩擦，其余部分是液體摩擦；也可能在部分粗糙峰接觸處是干摩擦，而其余部分則為邊界摩擦或是液體摩擦。這些狀態統稱混合摩擦。混合摩擦在機器中是很常見的。

在實際機器中，工作時的載荷、速度等參數往往是改變的，因此相對運動表面間的摩擦狀態也會隨這些工作參數的改變而從一種摩擦狀態轉換到另一種摩擦狀態。

潤滑的原理

潤滑就是在兩個相互接觸的表面之間，通過一定方式強制地加入潤滑劑，使之形成一層具有一定承載能力的潤滑膜。這種潤滑膜既可以把相對摩擦的兩個表面隔開，又可以改變其摩擦狀態，即將直接接觸的“干”摩擦狀態變為潤滑膜薄膜內部分子之間的內摩擦狀態。如果潤滑好，也會出現全液體摩擦狀態。

在摩擦面內加入潤滑劑不僅可以降低摩擦，減輕磨損，保護零件不遭銹蝕，而且在采用循環潤滑時還能起到散熱降溫的作用。由于液體的不可壓縮性，潤滑油膜還具有緩沖吸震的能力。使用膏狀的潤滑脂，既可防止內部潤滑劑的外泄，又可以阻止外部雜質的侵入，避免加劇機件的磨損。

潤滑劑的分類及選用

機器中的潤滑劑大致可分為液體、半固體、固體和氣體4種。針對工廠的設備我們主要使用3種：潤滑油、半固體潤滑劑和固體潤滑劑。

1.潤滑油

在流體動壓軸承中，當外載荷作用下，在兩個相對運動表面間仍能維持一定厚度的油膜而不被擠掉，重要的一個原因是潤滑油具有內摩擦力。潤滑油的這種內摩擦力性質叫黏性，黏性只與潤滑油本身有關。每種潤滑油的黏性并不是固定不變的，而是隨溫度和壓強而變化。

其特點為流動性好，內摩擦系數小，可用于高速機械，冷卻作用較好，更換潤滑油時，可不拆開機器。但它容易從箱體內流出，故常須采用結構比較復雜的密封裝置，且需經常加油，如設備的齒輪變速箱等。

2.半固體潤滑劑（潤滑脂）

也稱黃油，是由潤滑油加稠化劑制成的一種油膏狀潤滑劑。根據稠化劑不同可制成各種潤滑脂。

由于潤滑脂較潤滑油稠，受溫度的影響不大和對載荷性質、運動速度的變化等有較大的應用范圍，因此常用在：不允許潤滑油滴落或漏出引起污染的地方，加、換油不方便的地方，不清潔而又不易密封的地方，特別適合低速、重載、間歇搖擺運動的機械。其缺點為：內摩擦力大，起動阻力大，流動性和散熱性差，更換時需停機拆開機器。如電機的齒輪變速箱、軸承等。

3.固體潤滑劑

主要有二硫化鉬和石墨。它們可以在極高負荷、極低速度下工作，并且耐高溫，具有良好的化學穩定性，和環境介質、溶劑、燃料不起反應。特別適合在一些工作條件下無法加油的摩擦面。它對機械零件表面的附著力低，缺乏流動性，潤滑膜不易保護，但是它可以與潤滑脂組成復合潤滑脂。

當然，潤滑方法也可分為：集中、分散、連續、間歇、壓力、無壓、循環、非循環潤滑等，根據不同的機械結構原理，應該靈活選擇不同的潤滑方法。

所以，從摩擦學的觀點來設計運動副，要力求使摩擦副工作在流體動壓潤滑狀態。從管理角度講，就是要通過有效的管理，使運動副保持良好潤滑狀態。這樣，就可以大大降低摩擦因數，改善設備的運轉性能，減少功能消耗，延長設備使用壽命，從而確保產品質量，降低產品成本，消降或減少噪音污染，為企業提高經濟效益創造良好的物質條件。