任务目标
课程导入
摩擦学是研究相对运动的作用表面间的摩擦、磨损和润滑，以及三者之间相互关系的理论与应用的一门边缘学科。
摩擦是相对运动的物体表面间的相互阻碍作用现象，如图8-1-1所示；磨损是由于摩擦而造成的物体表面材料的损失或转移，如图8-1-2、图8-1-3所示；润滑是减少摩擦和磨损所应采取的措施，如图8-1-4所示。摩擦是机器运转过程中不可避免的物理现象。世界上1/3～1/2的能源消耗在摩擦上，各种机械零件因磨损失效的占全部失效零件的一半以上。磨损是摩擦的结果，润滑则是减少摩擦和磨损的有力措施。
图8-1-1 摩擦
图8-1-2 磨损（一）
图8-1-3 磨损（二）
图8-1-4 润滑
知识准备
一、摩擦
1.摩擦
两个相互接触的表面发生相对运动或具有相对运动趋势时，在接触表面之间产生的阻止相对运动或相对运动趋势的现象称为摩擦。相互摩擦的两物体称为摩擦副。摩擦的常见分类方法如表8-1-1所示，四种滑动摩擦状态如图8-1-5所示。
表8-1-1 摩擦的常见分类
图8-1-5 四种滑动摩擦状态
摩擦会造成能量损耗和零件磨损，在一般情况下是有害的，应尽量减少摩擦。但有些情况下却要利用摩擦工作，如带传动、摩擦制动器等。
2.磨损
除了液体摩擦状态外，其余的摩擦状态总要伴随着磨损。运动副之间的摩擦将导致零件表面材料的逐渐损失，这种现象称为磨损。磨损是由于摩擦而导致零件表面材料的逐渐丧失或迁移。磨损会降低机器的效率和可靠性，甚至促使机器提前报废。
在规定的年限内，只要磨损量不超过许用值，可以认为是正常磨损。磨损量可以用体积、质量或厚度来 衡量。
单位时间（或单位行程、每一转、每一次摆动）内材料的磨损量称为磨损率。设备部件的磨损量随运行时间的变化如图8-1-6所示。
图8-1-6 设备部件磨损量随运行时间的变化
根据磨损曲线，可以将磨损过程分为三个阶段，如表8-1-2所示。
表8-1-2 磨损过程
在设计或使用机器时，应该力求缩短磨合期，延长稳定磨损期，推迟剧烈磨损的到来。为此就必须对形成磨损的机理有所了解。根据磨损机理不同，磨损的分类如表8-1-3所示。
表8-1-3 磨损的分类
磨损的影响因素有摩擦副材料、润滑油、零部件的设计、设备使用状况等。(www.xing528.com)
机械零件严重磨损后，将降低机器的工作效率和可靠性，使机器提早报废。因此，预先考虑如何避免或减轻磨损，是设计、使用、维护机器的一项重要内容。但另一方面，磨损也并非全部都是有害的，工程上常利用磨损的原理来减小零件表面的粗糙度，如磨削、研磨、抛光及跑合等。
3.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称为润滑。
（1）润滑剂的种类、性能及选用
凡是能降低摩擦阻力、减轻磨损的介质都可作为润滑剂。润滑剂按介质的形态可分为液体、半固体、固体和气体四种基本类型，如表8-1-4所示。
表8-1-4 润滑剂的种类、性能及选用
（2）常用润滑剂
常见润滑材料有润滑油和润滑脂。润滑油中矿物油用得最多。
①润滑油
润滑油的内摩擦系数小，流动性好，是应用最广的一种润滑剂。工业用润滑油有合成油和矿物油两类。其中，矿物油资源丰富，价格便宜，适用范围广。
工业上常用润滑油的主要质量指标如表8-1-5所示。
表8-1-5 工业上常用润滑油的主要质量指标
如何选择润滑油?
高速和较高温度的场合，应优先选用油润滑。选择润滑油的黏度时，应考虑工作压力、滑动速度、摩擦表面状况、润滑方式等条件。一般原则如下：
（a）在压力大或冲击、变载等工作条件下，应选用黏度高的油。
（b）滑动速度高时，容易形成油膜，为了减小摩擦功耗，应采用黏度较低的油。
（c）加工粗糙或未经跑合的表面，应选用黏度较高的油。
（d）循环润滑、芯捻润滑或油垫润滑时，应采用黏度较低的油，飞溅润滑应选用高品质、能防止与空气接触而氧化变质或因激烈搅拌而乳化的油。
（e）低温工作的轴承应选用凝点低的油。在同一机器和相同工作条件下，对不同润滑油进行试验，功耗小而温升又较低的润滑油，其黏度较为适宜。
②润滑脂
润滑脂是润滑油(占70%～90%）与稠化剂、添加剂等的膏状混合物，俗称黄油。它的稠度大，不易流失，承载力也较大，但物理和化学性质不如润滑油稳定，摩擦功耗大，不宜在温度变化大或高速下使用。
润滑脂的主要物理性能指标是针入度和滴点，如表8-1-6所示。
表8-1-6 润滑脂的主要物理性能指标
（3）常用润滑方式
常用的润滑方式及装置如表8-1-7所示。
表8-1-7 常用的润滑方式及装置
（4）润滑的作用
通过向摩擦副中加入润滑剂，可以降低摩擦系数，减少摩擦阻力、表面磨损及能量损失，使设备运行平稳，效率提高，使用寿命延长。润滑的作用如表8-1-8所示。
表8-1-8 润滑的作用
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