第4章 摩擦磨损实验
4.1摩擦磨损的相关知识
机器运转时，机器上具有相对运动的运动副零件会发生配合表面的摩擦，引起磨损。即使在机器正常运转情况下，也会由于不可避免的摩擦磨损使机器的性能逐渐变坏，效率降低，以致由轻微变成完全失效。所以摩擦磨损是零件发生故障的主要模式之一。
两个接触物体在外力作用下产生相对运动（或运动趋势）时，接触表面间产
生切向阻力和阻力矩以阻止运动的现象称为摩擦。阻力和阻力矩分别称为摩擦力和摩擦力矩。摩擦消耗大量有用功，产生大量热使物体温度升高和产生磨损。
4.1.1 摩擦概述
按照不同的分类方式摩擦可分为很多种。按摩擦副的运动状态可分为静摩擦
和动摩擦。按摩擦副的运动形式可分为滑动摩擦和滚动摩擦。按摩擦表面的润滑状态可分为纯净摩擦、干摩擦、边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦。纯净摩擦是指摩擦表面没有任何吸附膜或化合物时的摩擦。此种摩擦仅发生于两个接触表面产生塑性变形（表面膜被破坏）或真空中。干摩擦的摩擦表面间没有润滑剂，摩擦系数最大。边界摩擦是指在边界润滑条件下，摩擦表面间存有一层极薄的极性吸附物形成的物理吸附膜、化学吸附膜或化学反应时的摩擦。边界油膜的厚度约为0.01um。流体摩擦是指摩擦表面间有一层边界膜和流体膜得润滑剂，使摩擦表面不能直接接触，摩擦发生再润滑剂分子之间，此时摩擦系数最小。混合摩擦是摩擦表面同时存在边界摩擦和干摩擦的半干摩擦或同时存在边界摩擦和流体摩擦的半液摩擦。
机器运转过程中，相对运动的摩擦表面的物质逐渐损耗，使零件的尺寸、形
状和位置精度以及表面质量发生变化的现象称为磨损。零件的磨损改变了配合件的配合性质，影响了机器的性能和使用寿命。据统计，大约80%的零件失效是磨损造成的。船舶机械中，磨损同样是一种重要的故障模式。例如，船舶主、副柴油机的可靠性直接受到活塞环—汽缸套、曲轴—轴承等重要配合件磨损的影响。
运动副在运转过程中产生的磨损是有一定规律的。一般把新造或修理的零件
（1）磨合期为运动副初次投入运转时，最初改变摩擦表面几何形状和表面
层理化性能阶段。由于新造零件工作表面的初始粗糙度使运动副配合面的实际接触面积小而应力大，工作表面很快磨损。同时，运转初期摩擦表面间的油膜难于建立，即使形成油膜往往也会被表面上的尖峰和摩擦热所破坏。所以磨合期的特自投入运转到发生故障分为3个工作阶段：磨合期、正常磨损期和急剧磨损期。