摩擦的作用及其和技术的关系
一,摩擦的作用
(一)摩擦的有利作用
1.传动作用,各种动力机,驱动轴,在很大程度上是依靠传动装置(如皮带,传动链,齿轮,蜗轮,蜗杆等)和各个联动部件之间的静摩擦力,带动各种工作机运转.传送带也是借助它与其上物体间的静摩擦力,带动后者并传送到预定地点.
2.制动作用,各种机械和交通工具乃至行人的减速和停止运行,都是借助于摩擦作用.据此制成制动器和离合器,后者主要用来接通或断开传动链两轴之间的运动,以实现机械的开停,换向和变速等效能.
3.阻尼作用,转轴和轴承,常常由于发生油膜振荡而造成损坏.对此,可以利用摩擦消耗能量,减小振幅的作用,制成各种阻尼器,以实现阻振.
4.升温作用,微波炉利用微波透射被加热的物品,使其分子发生低于微波频率的几十万赫兹的高频振荡.由于分子之间的摩擦产生大量的热,而使该物品温度剧烈升高.这种加热方式没有蒸汽,烟雾,油垢的污染,而且耗电少,效果好,例如它可使冰冻物品在几分钟内解冻.
(二)摩擦的有害作用
1.损耗能量,由各种形式的能量所转化成的机械能,由于摩擦作用,将进而转化为热能而耗散.据估计,世界上目前应用的能源,约有1/3到1/2最终以各种方式表现为摩擦损失.
2.引起磨损,磨损是一个固体在另一固体或介质的摩擦力作用下所发生的表面材料损坏过程.它使机械效率降低,润滑油和功率的损耗增加,零件丧失精度乃至损坏,因而需要更换.主要由摩擦引起的磨损有以下五种.
(1)磨料磨损,无数硬材料小颗粒进入软材料摩擦副(即一对互相接触而彼此摩擦的物体表面)中,使其冲击的摩擦表面发生的磨损,称为磨料磨损.滑动或滚动的粒子几乎不引起磨料磨损;只有对表面作用角度为80°�120°的粒子,才会引起磨料磨损.负荷及相对运动距离也对磨料磨损有影响.为提高材料的耐磨料磨损性能,广泛采用耐磨表面涂层和表面淬硬技术.
(2)粘附磨损,摩擦副相对滑动时,其接触点因相互剪切而产生的瞬时高温,使表面的氧化膜,气体吸附膜等破裂而发生局部烧结,当继续运动时,局部烧结点又破裂,这时发生的磨损称为粘附磨损.粘附磨损产生的粒子是半球形碎片.清洁而没有氧化的表面特别容易发生粘附磨损.
(3)微动磨损,微动磨损是某些摩擦元件在相对静止条件下发生轻微的振滑现象所造成的表面磨损.它可以使许多天然的防护膜破裂.随着每次振动的发生,都会产生表面破裂,形成碎片,这些碎片又引起磨料磨损.微动磨损产生的粒子是很薄的光洁度极高的金属鳞片.
防止微动磨损的方法,其一是防止接触面滑动;其二是防止磨损产物�碎片氧化;其三是减少联结点的数目;其四是应用各种不同的表面涂层消除微动磨损.
(4)疲劳磨损(点蚀),点蚀是由于摩擦副表面上剪切应力最大的区域发生疲劳所导致的其上生成一些小凹点的效应.它常常发生在表层以下的次表层.
通过提高滚动轴承油膜厚度,降低尖峰接触应力,改进疲劳性能.以减弱点蚀.
(5)剥层磨损,剥层磨损是:由于表面产生错位,使次表层形成的裂缝在表面的剪切形变下相互联结起来,从而表面发生很大的塑性形变.有润滑的金属和其它塑性变形固体的滑动磨损,主要产生片状磨粒.形成磨粒取决于两个因素:空隙的形成和裂缝的扩大.结构和韧性良好,抗拉强度中等的钢一类的材料,空隙核心很容易生成,裂缝的扩大起主要作用;抗拉强度很高的钢和结构韧性低的钢,空隙核心很难生成,裂缝的扩大却十分容易,空隙核心的生成起主要作用.
二,摩擦和技术的关系
(一)摩擦和应用技术
1.润滑技术,摩擦和磨损分别是造成能量流失和材料损耗的主要原因.改善润滑技术,是减小摩擦和磨损从而节约能源和材料的主要途径.
矿物油脂的润滑效能终究有限,目前广泛发展其它润滑手段,主要有以下几种.
(1)合成润滑剂,如合成航空润滑油,在涡轮喷气飞机上大量使用.
(2)固体润滑剂,固体润滑剂的优点是:可在极高的负载,极低的速度和无封闭,有尘土的环境中使用;使用温度范围较宽;长时间放置不会形成不均匀的润滑膜;和环境介质,溶剂,燃料,助燃剂不起反应;具有比润滑脂优越的真空性能和抗辐射能力等.
(3)润滑剂添加剂,用以提高润滑剂质量.磷化物是合成润滑剂的主要抗磨板压添加剂,如三甲酚磷酸酯广泛作为喷气发动机润滑剂的添加剂.
2.表面技术,对金属表面进行物理和化学处理,以提高其耐磨性,如采用离子氮化,渗氮,渗硼,多元共渗以及阳极加热渗金属(如铌,钒),来增进表面性能.八十年代,又采用离子注入,离子喷镀,离子沉积等现代技术,在廉价底层材料表面上作改性处理.

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