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摩擦与润滑1、基本概念基本概念基本概念基本概念摩擦学：摩擦学（Tribology）一词是1966年才开始使用的，是研究相互作用表面发生相对运动时的有关科学、技术和实践的一门综合性科学技术，其基本内容就是研究机械中的摩擦、磨损和润滑问题。
摩擦：两个相互作用的物体在外力作用下发生相对运动时所产生的阻碍运动的阻力称为“摩擦力”，这种现象称之为“摩擦”。
磨损：摩擦副之间发生相对运动时引起接触表面上材料的迁移或脱落过程称之为磨损。
润滑：在两物体相对运动表面之间施加润滑剂，以减少接触表面间的摩擦和磨损。
2、基本原理：摩擦原理的早期认识及基本观点：答：凹凸说：1、认为摩擦的起因是一个凸凹不平的表面沿另一‘表面上的微凸物体上升所作的功，也就是说摩擦是由于表面凸凹不平而引起，即摩擦的凹凸学说。
2、库仑在解释摩擦起因时，他认为首先是接触表面凹凸不平的机械啮合力，其次是分子之间的粘附力。
虽然，他已认识到粘附在摩擦于可能起一定作用．但是次要的，粗糙表面的微凸体才是主要的。
粘附说：1、摩擦粘附说：认为摩擦力的真正原因在于接触摩擦区两表面之间的分子粘附作用。
2、表面分子吸引力理论：认为摩擦是接触表面分子间相互排斥力与相互吸引力的作用结果。
3、分子机械摩擦理论：认为机械与分子吸附是摩擦之源。
摩擦与接触面微凸体的弹塑性变形、微凸体相遇时的剪切、犁沟以及接触面分子吸引有关。
4、近代被公认的摩擦粘附理论：认为表观接触面积与真实接触面积差别很大，而且真实接触面积还会随摩擦条件而变化，两微凸体之间因存在吸附力而形成接点。
摩擦力应为剪断金属之间接点所需的力与硬金属表面微凸体在软金属表面犁沟所需力之和。
这一理论最初应用于两种金属之间的摩擦，现在，已深入到非金属等许多其他材料。
第一章表面性质与表面接触1、为什么在选择润滑剂时希望其表面张力越低越好？答：液体的表面张力越小，接触角越小，固体表面就越容易被液体表面浸润。
一般认为，液体的表面张力小于固体的表面张力即可润湿固体表面，所以在选择润滑剂时希望其表面张力越低越好。
设备的磨损、寿命与折旧设备的磨损、寿命与折旧是设备管理中需要重点考虑的因素。
磨损是指设备在长期使用过程中所受到的物理和化学影响所导致的损耗，主要包括摩擦、磨损、腐蚀等。
磨损会导致设备的功能和性能下降，甚至无法正常工作，因此需要及时进行修复和更换。
设备的寿命是指设备在正常使用和维护条件下能够正常运转的时间期限。
寿命受到多种因素的影响，包括设计质量、材料选择、制造工艺、使用环境等。
合理的维护和保养可以延长设备的寿命，提高设备的使用效率和经济效益。
折旧是指设备由于长期使用而造成的价值减损。
通常来说，设备在使用过程中会产生价值的消耗和削减，这种价值削减的过程就是折旧。
折旧的计算和管理对于企业的资产负债表和损益表有着重要的影响。
因此，对于设备的磨损、寿命和折旧的管理非常重要。
企业需要建立完善的设备管理制度，定期进行设备的检测、维护和保养，延长设备的寿命，减少磨损和折旧，并合理安排设备的更新和更换，以提高设备的利用率和经济效益。
设备的磨损、寿命和折旧是企业设备管理中需要重点关注的三个方面，对于企业的运营和资产管理至关重要。
在现代制造和生产过程中，各类设备的投资和运营成本往往占据了相当大的比例，因此对设备的磨损、寿命和折旧进行有效管理，不仅可以提高生产效率，降低维修成本，还可以延长设备使用寿命，促进企业的可持续发展。
首先来看设备的磨损。
在设备长期运转过程中，无论其是机械设备、电子设备还是化工设备，都难免会受到与环境、物理、磨损、腐蚀等方面的影响而导致磨损。
磨损对设备生产力和可靠性造成严重影响，并可能导致设备故障。
为了最大程度地减轻磨损对设备的影响，企业需要采取各种措施，例如定期检查设备，合理安排设备的使用和维护，使用高质量的耐磨材料制造设备部件等，以减少磨损对设备造成的损害和维修成本。
其次，设备的寿命是一个重要的考量因素。
设备的寿命是指设备在正常使用和维护条件下能够正常运转的时间期限。
设备寿命受到诸多因素的影响，包括设备的质量、设计、材料、制造工艺、使用环境等。
摩擦磨损测试及考核评价方式一、磨损1.1磨损定义磨损是指摩擦副相对运动时，表面物质不断损失或产生残余变形的现象。
表面物质运动主要包括机械运动、化学作用和热作用：(1)机械作用使摩擦表面发生物质损失及摩擦表面的物理变形；（2）化学作用使摩擦表面发生性状改变；热作用是摩擦表面发生形状改变。
典型的磨损曲线通常由三部分组成，如图1.1所示。
磨损量时间图1.1 磨损曲线示意图磨合阶段：磨损量随时间的增加而增加。
发生在初始运动阶段，由于表面存在粗糙度，微凸体接触面积小，接触应力大，磨损速度较快。
稳定磨损阶段：摩擦表面磨合后达到稳定状态磨损率保持不变。
稳定磨损阶段标志磨损条件保持相对稳定，是零件整个寿命范围内的工作过程。
剧烈磨损阶段：工作条件恶化，磨损量急剧增大。
该阶段内零件精度降低、间隙增大，温度升高，产生冲击、振动和噪声，最终导致零部件完全失效。
1.2磨损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）粘着磨损当摩擦副相对滑动时, 由于粘着效应所形成结点发生剪切断裂，被剪切的材料或脱落成磨屑，或由一个表面迁移到另一个表面，此类磨损称为粘着磨损。
粘着磨损再细分还有轻微磨损、涂抹、擦伤、划伤和咬死五种。
图1.1 粘着磨损机理（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，按照磨损机理还可细分为微观切削、挤压剥落和疲劳破坏三小类。
图1.2 二体/三体磨粒磨损机理（3）化学磨损化学磨损是在摩擦促进作用下，摩擦副的一方或双方与中间物质或环境介质中的某些成分发生化学或电化学作用，造成表面材料损失的过程。
分为氧化磨损与特殊介质腐蚀磨损两类。
图1.3 化学磨损机理（4）疲劳磨损摩擦接触表面在交变接触压应力作用下，材料表面因疲劳损伤而引起表面脱落的现象。
设备的磨损设备在使用（或闲置）过程中会产生磨损。
磨损有两种形式：一种是有形磨损，亦称物质磨损或物质损耗；一种是无形磨损，也称精神磨损或经济磨损。
无论有形磨损还是无形磨损，其结果都会造成经济损失。
为了减少设备磨损和在设备磨损后及时进行补偿，就必须首先弄清产生磨损的原因和磨损的规律，以便采取相应的技术、组织、经济措施。
一、产生磨损的原因及其规律（一）产生磨损的原因及其规律设备无论在使用或是在闲置过程中，都会产生磨损。
磨损，即设备在实物形态上的磨损。
设备在运转使用中，作相互运动的零、部件的表面，在力的作用下，因摩擦而产生各种复杂的变化，使表面磨损、剥落和形态改变，以及由于物理、化学的原因引起零、部件疲劳、腐蚀和老化等等。
设备使用过程中的有形磨损，既有正常磨损，又有因保管、使用不当和因受自然力的腐蚀（工作环境恶劣所致）而引起的非正常磨损。
这种磨损的结果，通常表现为：（1）使组成设备的各零、部件的原始尺寸改变。
当磨损到一定程度时，甚至会改变零、部件的几何形状。
（2）使零、部件之间的相互配合性质改变，导致传动松动，精度和工作性能下降。
（3）零件损坏，甚至因个别零件的损坏而引起与之相关联的其他零件的损坏，导致整个部件损坏，造成严重事故。
设备在闲置过程中，自然力的作用（如油封油质中的腐蚀性介质的侵蚀，空气中的水分和有害气体的侵蚀等等）是产生磨损的主要原因，如果保管不善，缺乏必要的维护保养措施，就会使设备受腐蚀，随着时间的延长，腐蚀面和深度不断扩大、加深，造成精度和工作能力自然丧失，甚至因锈蚀严重而报废。
在一般情况下，设备在使用过程中，零、部件的磨损都有一定规律，大致可分为三个阶段：第一阶段是初期磨损阶段（也称磨合磨损阶段）。
在这个阶段，设备各零、部件表面的宏观几何形状和微观几何形状（粗糙度）都要发生明显的变化。
这种现象的产生，原因是零件在加工、制造过程中，无论经何种精密加工，其表面仍有一定粗糙度。
当互相配合作相对运动时，如粗糙表面由于摩擦而磨损。
什么叫做磨损?它分为哪几类?磨损是指物体工作表面的物质,由于表面相对运动而不断损失或形变的现象,是磨擦的结果。
磨损过程主要因对偶表面间的机械、化学与热作用而产生。
磨损的分类取决于许多因素，例如磨损量的大小、相对运动和载荷类型摩擦表面形貌和表层破坏形式、磨损机理等，磨损的基本类型分别简介如下：1、粘附磨损粘附磨损是接触表面相对运动时，由于分子间的吸引力作用而产生固相局部焊合（粘附连接），致使材料从一个表面转移到另一个表面而造成的一种磨损。
粘附磨损有以下几种形式：（1）微磨损剪刀破坏发生在粘着结合面上，表面转移的材料极轻微。
常见于缸套——活塞环的正常磨损。
（2）涂抹即一个表面的材料发生迁移（或转移），并以薄层重新涂敷到一个或两个表面上。
常见于蜗杆副的蜗杆上。
（3）擦伤由表面局部因相焊合或磨料所引起的沿滑动方向形成的微细擦痕或“犁痕”。
如内燃机的铝活塞壁与缸体摩擦常见此现象。
（4）胶合两活动表面间发生固相焊合而引起的局部操作，但没有发生局部表面熔合，主轴——轴瓦摩擦副的轴承表面经常可见此种现象。
（5）咬粘又称咬死由界面粘附摩擦致使表面焊合而造成表面相对运动停止，摩擦副之间兄弟死。
不锈钢螺母在拧紧过程中常发生这种现象。
2、磨料磨损硬的颗粒与硬的突起物，在摩擦过程中引起材料脱落，这种现象叫做磨料磨损。
在农业机械、工程机械或矿山机械中许多机械零件与泥沙、矿石等直接接触，有的是硬的颗粒进入相对运动副间，有的是借助流体或气体输送矿物颗粒时与壳体摩擦，都会发生不同形式的磨料磨损。
根据磨损的产生条件和破坏形式可以把磨料磨损分成三类：凿削式磨料磨损、高应力碾碎式磨料磨损和低应力擦伤式磨料磨损。
3、表面疲劳磨损两接触表面做滚动或滚动滑动复合摩擦时，在交变接触压应力作用下，使材料表面疲劳产生物质损失的现象叫做表面疲劳磨损，齿轮副、滚动轴承、钢轨与轮箍及凸轮副都能产生表面疲劳磨损。
表面疲劳磨损分为扩展性及非扩展性两种。
当交变压力较大时，由于材料塑性稍差或润滑选择不当而发生扩展性表面疲劳磨损。
4、腐蚀磨损在磨擦过程中，金属同时与周围介质发生化学或电化学瓜，产生物质损失，这种现象称为腐蚀磨损。
腐蚀磨损及分类见表类别：氧化反应产生的基本条件：金属表面与氧化性介质的反应速度很快，形成的氧化膜从表面磨掉后，又很快形成新的氧化膜。
一般在空气中，其磨损速度较小；损坏特征：金属的摩擦表面沿滑动方向呈解剖学细磨痕，磨损产物或为红褐色片状三氧化二铁，或为灰黑色丝状四氧化三铁；示例：曲轴轴颈，铝合金等摩擦副表面。
类别：特殊介质腐蚀磨损产生的基本条件：摩擦副与酸、碱、盐等特殊介质作用，其磨损机理与氧化磨损相似，但磨损速度较大；损坏特征：摩擦表面遍布点状或丝状磨蚀痕迹，一般比氧化磨损痕迹深，磨损产物为酸、碱、盐的金属化合物；示例：化工设备中的零件表面。
类别：微动腐蚀磨损产生的基本条件：机械零件配合较紧的部位，在载荷和一定频率振动条件下，使零件表面产生微小滑动，其磨损产物为氧化物；损坏特征：摩擦表面有较集中的小凹坑，使紧配合部位松动，磨损产物为红褐色氧化铁细颗粒；示例：紧配合轴颈螺母、螺栓及键槽处。
类别：气蚀产生的基本条件：液体与零件接触处，发生相对摩擦，液体在高压区形成涡流，气泡在高压区突然溃灭，产生较大的循环冲击力，使零件表面疲劳破坏，流体介质的公演与电化学作用，加速了表面破坏；损坏特征：受液体作用，零件表面先产生麻点，再扩展成泡沫状或或海绵状穴蚀，严惩者，深度可达20mm；示例：水泵零件、水轮机转轮、柴油机气缸壁。
磨损过程分为哪几个阶段？影响磨损的因素及减摩抗磨的措施如何？机械零件正常运动的磨损过程一般分为三个阶段：1、跑合阶段（又称磨合阶段）新的摩擦副表面具有一定的粗糙度，真实接触面积较小。
经跑合阶段，表面逐渐磨平，真实接触面积逐渐增大，磨损速度减缓，人们有意利用跑合阶段的轻微磨损。
2、稳定磨损阶段这一阶段磨损缓慢稳定，这一线段的斜率就是磨损速度、横坐标时间就是零件耐磨寿命。
3、剧列磨损阶段这一阶段，磨损速度急剧增长，机械效率下降，功率和润滑油的损耗增加，精度丧失，产生异常噪声及振动，摩擦副温度迅速升高，最终导致零件失效。
影响磨损的因素很复杂而且相互交错，便如载荷与速度（主要的）、材料种类及性质、磨擦方式（滑动还是滚动）、表面形貌及润滑状态（温度湿度、气体介质等）。
由于磨损条件不同，所产生的影响也不一样。
根据影响磨损的主要因素，其减摩抗磨的主要措施有：（1）提高材料的物理力学性能（如强度、硬度、韧性、弹性等）。
（2）选用合理的润滑方式和润滑剂。
（3）提高磨擦表面质量。
（4）改进运动方式，在可能的情况下变滑动磨擦为滚动磨擦。
摩擦、磨损造成的损失有多大？近年来，英国焦斯物教授指出，世界消费能源的30%~40%损失在摩擦磨损上。
他早在1975年就提出并测算了美国每年消费于摩擦磨损的价值在1000亿美元。
另据1976年测算报告，德国东部每年由于摩擦磨损所造成的经济损失高达100亿马克。
日本70%的能源要依靠进口，尤其是石油99%以上要依靠进口，因而他们重点抓了节能技术和节能润滑油脂的开发。
1979年由于搞好全国机械润滑管理而获得的经济效益红为82000亿日元，其中养活磨损万里节能价值为14800亿日元。
据我国20世纪80年代对冶金、煤炭和农机等五个部门的不完全统计，仅磨粒磨损一项消耗的备件钢材每年就有100万吨以上，如果加上停机和维修等费用，则每年经济损失要达数十亿元人民币。
什么叫做润滑？它分为哪些类型？润滑是人们向磨擦、磨损作斗争的一种手段。
一般来说，在摩擦副之间加入某种物质，用来控制摩擦、降低磨损以达到处长使用寿命的措施叫做润滑。
能起到减低接触间的摩擦阻力的物质都叫润滑剂（或称减摩剂，包括液态、气态、半固体及固体物质）。
润滑的类型，可根据摩擦副表面间形成的润滑厝的状态和特征分为以下几种：1、流体润滑摩擦表面完全被连续的润滑剂膜分隔开，变金属接触干摩擦为液体的内摩擦，通常液体润滑剂的摩擦因数仅为0.001~001，只有金属直接触时的几十分之一，矿有流体润滑时，磨损轻微流体润滑包括如下四种：（1）流体动压润滑依靠运动副两个滑动表面的开头在其相对运动时形成一层具有足够压力的流体膜，将磨擦表面分隔开的一种润滑状态。
（2）流体静压润滑利用外部的流体压力源或供油装置，将具有一定压力的流体润滑剂输送到支承的油腔内，形成具有足够压力的流体润滑膜，将表面分隔开并随载荷的一种润滑状态，又称外供压润滑。
（3）流体动静压润滑兼有流体动压及流体静压润滑作用，可使支承表面之间在静止、起动、停止、稳定运动或是工况交变状况下均能保持流体润滑作用。
（4）弹性流体动压润滑两相对运动表面间的弹性变形与润滑剂的压力——粘度、温度——粘度效应对其摩擦与油膜厚度起着重要作用的润滑状态。
2、边界润滑摩擦表面的微凸体接触较多，润滑剂的流体润滑作用养活甚至完全不起作用，载荷几乎全部通过微凸体以及润滑剂和表面之间相互作用所生成的边界润滑剂膜来随。
边界润滑剂膜可以分为物理吸附膜、化学吸附膜、化学瓜膜、沉积膜及固体润滑剂膜等。
3、混合润滑（或称半流体润滑）几种润滑状态同时存在的润滑状态。
例如摩擦面上同时出现液体润滑、边界润滑和干摩擦的润滑状态。
4、无润滑或干摩擦摩擦表面之间不存在任何润滑剂或润滑剂的流体润滑作用已不复载荷由表面上存在的固体膜及氧化膜或金属基体随时的状态。
润滑的作用主要有哪些？搞好设备润滑有什么重要意义？机械设备的摩擦部位，使用润滑剂进行润滑后，就可养活摩擦抗力、防止烧结和摩损，减小动力消耗，提高机械设备效率。
润滑的作用可归纳有以下几点：①减少摩擦；②降低磨损；③冷却、降温；④防止腐蚀；⑤其他作用。
搞好机械设备润滑有重大意义，按国外经验推算，我国节能潜力折合石油上千万吨，仅从改进机械设备润滑、采用节能润滑技术和节能型润滑剂，近期可节煤约1300万吨，重油200万吨，汽油和柴油300万吨，电力100亿度，总价值约合人民币60亿元。
同时，由于搞好机械设备的润滑与维护，减少摩擦磨损，从而提高机械效率，减少修理次数，延长使用寿命而间接获得的经济效益，引用美国按直接节能价值的5倍计算，则每年可增加经济效益约400亿元（按1985年实际测算），意义十分重大。
第二章润滑材料润滑材料有哪几类？各有什么特点和用途？凡是能降低磨擦阻力作用的介质都可作为润滑材料使用。
在各种机器及设备中，所使用的润滑剂有气体的、液体的、半液体的和固体的。
其分类如下：润滑剂：液体润滑剂、润滑脂、固体润滑剂、气体润滑剂液体润滑剂：矿物油、合成油、水基液、动植物油润滑脂：皂基脂、无机脂、烃基脂固体润滑剂：软金属、金属化合物、无机物、有机物其中：液体润滑剂矿物油：馏分矿物油、残渣矿物油合成油：酯类油、合成油、聚醚、硅油、硅酸酯、磷酸酯、氟油水基液：水、油包水乳化液、水包油乳化液、水——乙二醇、合成液或半合成液动植物油：茶油、茶籽油、棕榈油、蓖麻油、葵花籽油、橄榄油、牛油、鲸鱼油其中：润滑脂皂基脂：锂基脂、钙基脂、钠基脂、钡基脂、铝基脂及复合脂等无机脂：膨润土脂、硅胶、二硫化钼及石墨脂等烃基脂：工业凡士林、石蜡、地蜡等其中：固体润滑剂软金属：铅、锡、锌、银、金等金属化合物：PbC CaF2 MoS2无机物：石墨、氮化硼等有机物：聚四氟乙烯、聚甲醛、酚醛树脂等其中：气体润滑剂：空气、氦、氮、氢等。
1、液体润滑剂液体润滑剂是用量最大、品种最多的润滑剂，包括矿物油、合成油、动植物油和水其液等。
其中，以矿物油用量最大，占全部液体润滑剂的90%以上。
液体润滑剂有较宽的粘度范围，对不同的负荷、速度和和条件下工作的摩擦副和运动部件提供了较宽的选择余地，而且资源丰富，多数是价廉产品，容易获得。
特别是在其中还可以添加一定量的添加剂，改善其物理化学性质，是对润滑油赋予新的特殊性能，或加强其原有的某种性能，满足更高要求。
合成润滑油包括多种不同类型，不同化学结构和不同性能的化合物，多使用在比较苛刻的工况下，如极高温、极低温、高真空度、重载、高速、具有腐蚀性环境以及辐射环境等。
水基液多关用于金属加工液及难燃性液压介质，常用的水基液有水、他化液（油包水或水包油型），水——乙二醇以及其他化学合成液或半合成液。
动植物油脂常用于金属加工液及难燃液压介质、蜗轮蜗杆油、螺纹加工油等。
近年来在生物降解油方面的研取得很大进展。
据资料介绍，在难燃液中的用量有很大增加，其主要特点是油性好，生物降解性好，可满足环境保护要求，缺点是氧化安定性、热稳定性和低温性能不理想。
2、润滑脂润滑脂的用量仅次于润滑油，一般由基础油液、稠化剂和添加齐（或填料）在高温下混合而成。
主要品种稠化齐的组成分为撕毁基脂、烃基脂、无机脂和有机脂等四类。
