二、摩擦学基础

1、摩擦学概念
     1966 年英国学者首次提出了“摩擦学(Tribology)”这一名词，标志着该领域研究的系统化和革命化进展。 
     摩擦学的一般定义是:“研究相对运动中相互作用表面的科学、技术及有关的实践 ”。通常也理解为包括摩擦、磨损和润滑在内的一门跨学科的科学。摩擦学不但涵盖了传统的有关 机械摩擦、磨损和润滑的所有内容，而且将这三者视为一个整体的摩擦学系统进行研究。

2、摩擦、磨损与润滑 
     摩擦是两个相互接触的物体发生相互运动、或者具有相对运动趋势时，在接触表面之间将产生阻止其发生相对运动或相对运动趋势作用的现象。
     磨损是相互接触的物体在相对运动时，表层材料不断损耗的过程。磨损表现为产生松脱的细小颗粒(磨粒)和摩擦表面上材料和形状的变化。 
     润滑是在相对运动表面之间加入特殊物质以减少表面摩擦和材料损失、控制摩擦、磨损的重要措施。

3、磨损的过程 
     各种磨损曲线大都可以分解为三个组成线段，分别表示不同的磨损变化过程。组成磨损曲线的三个过程为: 
     I——跑合阶段:其磨损率初始很大随后逐渐减小至进入稳定。跑合过程的特点使摩擦表面有较大的磨损并发热，表面的几何形貌及表面和表层的物理、力学性能发生变化。有时 还会形成某种表面膜(氧化膜、粘着转移膜等)。
     II——稳定磨损阶段:摩擦表面经跑合以后达到稳定状态，磨损率较低而保持不变，这是摩擦副正常工作阶段。
     III——剧烈磨损阶段:其磨损率随时间而急剧增加，摩擦副零件几何尺寸发生明显的变 化，产生大量磨屑，摩擦表面及表层发生严重变形，零件的尺寸精度严重下降，使工作状况迅速恶化，还可能出现异常噪声、振动及严重发热等现象，零件被急剧磨损，直至完全失效。 

4、磨损的类型 
     按摩擦副表面破坏的机理和特性对磨损进行分类，一般可将磨损分为磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损、冲蚀磨损及微动磨损等六类。

5、润滑的目的和作用
     润滑的目的是 在机械设备 摩擦副相 对运动的表 面间加入 润滑剂以降 低摩擦阻 力和能源消耗，减少表面磨损，延长使用寿命，保证设备正常运转。
     润滑的作用可归纳为如下几个方面:
         (1)降低摩擦:在摩擦面之间加入润滑剂形成润滑膜，减少摩擦面之间金属直接接触， 从而降低摩擦系数，减少摩擦阻力，减少功率消耗。
         (2)减少磨损:摩擦面间具有一定的润滑膜 ，能够支承载荷，避免或减少金属表面的 直接接触。同时润滑剂的流动，可将摩擦表面上污染物、磨屑等冲洗带走，起到清洁作用。
         (3)冷却降温:润滑剂能够降低摩擦系数，减少摩擦热的产生。如金属切削加工、燃 气涡轮发动机中 介轴承等 系统中，当 摩擦热或工 艺过程产生 的热量不 能使用其它 冷却介质 时，冷却将成为润滑剂不可缺少的功能。
         (4)密封隔离:润滑剂特别是润滑脂 ，覆盖于摩擦表面或其他金属表面，还可起到密 封作用，减少冷凝水、灰尘及其他杂质的侵入，从而减轻腐蚀磨损，防止生锈。
         (5)阻尼振动:润滑剂能将冲击振动的机械能转化为液压能 ，起到减缓冲击，吸收噪 音的作用。

6、润滑的类型 
     按润滑状态分可将润滑分成流体润滑、边界润滑、混合润滑及无润滑或干摩擦状态。
        (1)流体润滑:两表面完全为润滑剂隔开，摩擦为流体内的粘性阻力形成。流体润滑
自然是最佳的润滑状态。形成流体润滑的方式主要有:流体动压润滑、弹性流体动压润滑、
流体静压润滑等。
        (2)边界润滑:两表面之间由边界膜(吸附膜或化学膜等)形成的润滑。
        (3)混合润滑:两表面之间又有液体润滑状态，又有边界润滑状态的混合情况。 
        (4)无润滑或干摩擦状态:两表面间不存在流体润滑作用，载荷全部由表面上的固体润滑膜或金属基体承受时的状态。

7、对润滑剂的基本性能要求 
      针对润滑的基本作用，一般要求润滑剂应具有下列基本性能:
        (1)摩擦性能:一般要求润滑剂具有尽可能小的摩擦系数，保证机械运行敏捷而平稳， 减少能耗。
        (2)适宜的粘度:粘度是液体润滑剂的最重要的性能，因此选择润滑剂时首先考虑粘 度是否合适。高粘度易于形成动压油膜，油膜较厚，能支承较大负荷，防止磨损。但粘度太 大，即内摩擦太大，会造成摩擦热增大，摩擦面温度升高;而且在低温下不易流动，不利于 低温启动。低粘度时，摩擦阻力小，能耗低，机械运行稳捷，温升不高。但如粘度太低，则 油膜太薄，承受负荷的能力小，易于磨损，特别是容易渗入疲劳裂纹，加速疲劳扩展，从而 加速疲劳磨损，降低机械零件寿命。
        (3)极压性:处于边界润滑状态时，粘度作用不大，主要靠边界膜强度支承载荷，因 此要求润滑剂具有良好的极压性，以保证在边界润滑状态下，如启动时和低速重负荷时，仍 有良好的润滑。
        (4)化学安定性和热稳定性:润滑剂从生产、销售、贮存到使用有一个过程，因此要求一般润滑剂具有良好的化学安定性和热稳定性，在贮存、运输、使用过程中不易被氧化、分解变质。对某些特殊用途的润滑剂还要求耐强化学介质和耐辐射。 
        (5)材料适应性:润滑剂在使用中必然与金属和密封材料相接触，因此要求其对接触 的金属材料不腐蚀，对橡胶等密封材料不溶胀。
        (6)纯净度:要求润滑剂不含水和杂质。因水能造成油料乳化，使油膜变薄或破坏， 造成磨损，而且使金属生锈;杂质可堵塞油滤和喷嘴，造成断油事 故，杂质进入摩擦面能引 起磨粒磨损。因此，一般润滑油的规格标准中都要求油色透明，且不含机械杂质和水分。

8、常用润滑方式
     润滑的方式是多种多样的，主要有油润滑、脂润滑和固体润滑三种。
    1)油润滑 
    油润滑是机械装备最常用的润滑方式。一般又可分为手工给油润滑、滴油润滑、油绳和油垫润滑、油环或油链润滑、油浴和飞溅润滑、压力强制润滑和喷油润滑。 
     2)脂润滑
    脂润滑的主要润滑方式有涂刷润滑、装填密封润滑、滴下润滑和集中润滑。涂刷润滑是 将润滑脂抹入轴承中，或用脂枪将润滑脂注入到润滑部位;装填密封润滑是将润滑脂装填入 轴承，一般只装填空隙的 2/3;滴下润滑是将润滑脂装在脂杯中利用受热或压力滴向润滑部 位;集中润滑是用压力泵将脂缸中的润滑脂输送到润滑点上。
    3)固体润滑
    所谓固体润滑是指利用固体材料来减少摩擦副接触表面之间的摩擦与磨损的润滑方式。 实现固体润滑的方法可分为固体粉末润滑、固体涂覆膜润滑及自润滑复合材料等三类。常用 的固体润滑材料有石墨、二硫化钼、氮化硼、金属氧化物、聚四氟乙烯以及铅、锌、锡、铟、 金、银等软金属。