摩擦学
摩擦学是研究表面摩擦行为的学科。
摩擦学是研究相对运动的相互作用表面 间的摩擦、润滑和磨损,以及三者间相互关系的基础理论和实践(包括设计和计 算、润滑材料和润滑方法、摩擦材料和表面状态以及摩擦故障诊断、监测和预报 等)的一门边缘学科。世界上使用的能源大约有 1/3~1/2 消耗于摩擦。
摩擦学研究的对象很广泛, 在机械工程中主要包括动、 静摩擦, 如滑动轴承、 齿轮传动、螺纹联接、电气触头和磁带录音头等;零件表面受工作介质摩擦或碰 撞、冲击,如犁铧和水轮机转轮等;机械制造工艺的摩擦学问题,如金属成形加工、切削加工和超精加工等;弹性体摩擦,如汽车轮胎与路面的摩擦、弹性密封 的动力渗漏等;特殊工况条件下的摩擦学问题,如宇宙探索中遇到的高真空、低 温和离子辐射等,深海作业的高压、腐蚀、润滑剂稀释和防漏密封等。 摩擦学涉及许多学科。
如完全流体润滑状态的滑动轴承的承载油膜,基本上 可以运用流体力学的理论来解算。但是齿轮传动和滚动轴承这类点、线接触的摩 擦, 就还需要考虑接触变形和高压下润滑油粘度变化的影响;在计算摩擦阻力时则需要认真考虑油的流变性质,甚至要考虑瞬时变化过程的效应,而不能把它简化成牛顿流体。
如果油膜厚度接近于接触表面的粗糙度,还需要考虑表面纹理对润滑油的阻遏和 疏导作用,以及油温所引起的热效应。油膜再薄,两摩擦表面粗糙峰点 也会发生接触或碰撞,接触峰将分担一部分载荷,接触峰点区域处于边界润滑状态。在 使用油性添加剂时,表面形成吸附膜,而在使用极压添加剂时,表面形成反应膜。
为了了解磨损的发生发展机理,寻找各种磨损类型的相互转化以及复合的错综关系,需要对表面的磨损全过程进行微观研究。仅就油润滑金属摩擦来说,就需要 研究润滑力学、弹性和塑性接触、润滑剂的流变性质、表面形貌、传热学和热力 学、摩擦化学和金属物理等问题,涉及物理、化学、材料、机械工程和润滑工程 等学科。