機械磨損

2024年2月23日發(作者：水果英文大全)

機械磨損

一、機械磨損的理論

兩相互接觸產生相對運動的摩擦表面之間的摩擦將產生阻止機件運動的摩擦阻力，引起機械能量的消耗并轉化而放出熱量，使機件產生磨損．每當摩擦時，接觸點形成的粘著與滑溜不斷相互交替的結果，造成表面的損傷，這就是磨損。二、二、機械磨損的類型

（一）粘著磨損

根據粘著程度的不同，粘著磨損的類型也不同。若剪切發生在粘著結合面上，表面轉移的材料極輕微，則稱“輕微磨損”．如缸套與活塞環的正常磨損。當剪切發生在軟金屬淺層里面，轉移到硬金屬表面上．稱為“涂抹”，如重載蝸輪副的蝸桿的磨損。若剪切發生在軟金屬接近表面的地方，硬表面可能被劃傷，稱為“擦傷”，如滑動軸承的軸瓦與軸摩擦的“拉傷”，當剪切發生在摩擦副的一方或兩方全屬較深的地方．稱為“撕脫”．如滑動軸承的軸瓦與軸的焊合層在較深部位剪斷時就是撕脫。若摩擦副之間咬死不能相對運動則稱為“咬死”，如滑動軸承在油膜嚴重破壞的條件下，過熱、表面流動、刮傷和撕脫不斷發十時，又存在尺寸較大的異物硬粒部分嵌人在合金層中．則此異物與軸摩擦生熱．上述兩種作用疊加在一起，使接觸面薪附力急劇增加，造成軸與滑動軸承抱合在一起，不能轉動．相互咬死。

（二）磨料磨損

由于一個表面硬的凸起部分和另一表面接觸，或者在兩個摩擦表面之間存在著硬的顆粒，或者這個顆粒嵌人兩個摩擦面的一個面爪．在發生相對運動后．使兩個表面中某一個面的材料發生位移面造成的磨損稱為磨料磨損。在農業、冶金、礦山、建筑、上程和運輸等機械中許多零件與泥沙、礦物、鐵屑、灰渣等直接摩擦，都會發生不同形式的磨料磨損口據統計，因磨料磨損而造成的損失，占整個工業范圍內磨損損失的50％左右。

由于產生的條件有很大不同，磨料磨損一般可以分為如下三種類型。

1 ．鑿削磨料磨損

機械的許多構件直接與灰渣、鐵屑、礦石顆粒相接觸，這些顆粒的硬度一般都很高，并且具有銳利的棱角，當以一定的壓力或沖擊力作用到金屬表面上時，即從零件表層鑿下金屬屑。這種磨損形式稱為附削磨料磨損。

2 ．碾碎式磨料磨損

當磨料以很大壓力作用于金屬表面時（如破碎機工作時礦石作用于穎板），在接觸點引起很大壓應力，這時．對韌性材料則引起變形和疲勞，對脆性材料則引起碎裂和剝落，從而引起表面的損傷。粗大顆粒的磨料進人摩擦副中的情況也與此相類似。零件產生這種磨損情況的條件是作用在磨料破碎點上的壓力必須大丁此磨料的抗壓強度。而許多磨料（如砂、石、鐵屑）的抗壓強度是較高的。因此把這種磨損稱為高應力碾碎式磨料磨損。

3．低應力磨料磨損

磨料以某種速度較自由地運動，并與摩擦表面相接觸。磨料的摩擦表面的法向作用力甚小，如氣〔 液）流攜帶磨料在工作表面做相對運動時，零件表面被擦傷，這種磨損稱為低應力磨損。如燒結機用的抽風機葉輪、礦山用泥漿泵葉輪、高爐大小料鐘等的磨損，都屬于低應力磨料磨損。

（三）表面疲勞磨損

兩接觸面做滾動和滑動的復合摩擦時，在循環接觸應力的作用下，使材料表面疲勞面產生物質損失的現象稱為表面疲勞磨損。例如，滾動軸承的滾動體表面、齒輪輪齒節圓附近、鋼軌與輪箍接觸表面等，常常出現小麻點或痘斑狀119 坑．就是表面疲勞磨損所形成的u 刁L 件出現疲勞斑點之后．雖然設備可以運行，但是機械的振動和噪聲會急劇增加，精度大幅度下降，設備失去原有的工作性能。因此，產品的質量下降．機件的壽命也要迅速縮短。

在滾動摩擦表面上，兩摩擦面接觸的地方產生了接觸應力，表層發生彈性變形，在表層內部產生f 較大的

切應力（這個薄弱區域最易產生裂紋）。由十接觸應力的反復作用，在達到一定次數后，其表層內部的薄弱區開始產生裂紋．同時，在表層外部也因接觸應力的反復作用而產生塑性變形，材料表面硬化．最后產生裂紋。總而言之，是在材料的表面一層產生了裂紋。因為最大切應力與壓應力的方向呈45角．聽以，裂紋也都是與表面呈45角。在裂紋形成的兩個新表面之間，由于有壓力的潤滑油的楔人，使裂紋內壁產生巨大的內壓力，迫使裂紋加深并擴展．這種裂紋的擴展延伸．就造成了麻點和剝落。由此可見，接觸應力是導致疲勞磨損的主要原因。

降低接觸應力．就能增加抵抗疲勞磨損的強度，當然改變材質也可以提．旬疲勞強度。此外，潤滑劑對降低接觸應力有重要作用，高豁度的油不易從摩擦面擠掉，有助于接觸區域壓力的均勻分布．從而降低了最高接觸應力值。當摩擦面有充分的油量時，油膜可以吸收一部分沖擊能量，從面降低了沖擊載荷產生的接觸應力值。例如某廠有兩臺（傳動功率為200kw ）減速器，其中一臺先投人生產，采用30號機械油潤滑，運行兩個月后，齒面就出現斑點；第二臺換用28號軋鋼機油，由于提高了用油黏度，運行了一年半的時間未出現疲勞磨損。

（四）腐蝕磨損

在摩擦過程中，金屬同時與周圍介質發生化學反應或電化學反應，使腐蝕和摩擦共同作用而導致零件表面物質的損失，這種現象稱為腐蝕磨損。

腐蝕磨損可分為氧化磨損和腐蝕介質磨損。人多數金屬表面都有一層極薄的氧化膜．若氧化膜是脆性的或氧化速度小于磨損速度，則在摩擦過程中極易被磨掉，然后又產生新的氧化膜且又被磨掉，在氧化膜不斷產生和磨掉的過程中，使零件表面產生物質損失，此即為氧化磨損。氧化磨損速度一般較小，當周圍介質中存在著腐蝕物質時，例如潤滑油中的酸度過高等，零件的腐蝕速度就會很快。和氧化磨損一樣，腐蝕產物在零件表面生成，又在磨損表面磨去，如此反復交替進行而帶來比氧化磨損高得多的物質損失．此稱為腐蝕介質磨損。這種化學一機械的復合形式的磨損過程．對一般耐磨材料同樣有著很大破壞作用。

三、機械磨損的一般規律

機器在運轉中，不同的構件由于磨損類型和工作條件不同，磨損的情況也不一樣。但是，磨損的發展規律是共同的。試驗結果表明，機件的正常磨損過程大致可分三個階段（一）“跑合”階段，在這個時期內開始由于零件表面存在著加工后的不平度，在接觸點上引起高接觸應力，磨損速度很快，隨著機械運轉的時間延長．不平度凸峰被逐漸磨損，使摩擦表面的實際接觸面逐漸增大，磨損速度逐漸減慢．

（二）“穩定”磨損階段

在這個時期內，由于機械已經過“跑合”，摩擦表面加工硬化，微觀幾何形狀改變．從而建立了彈性接觸的條件。同時在正常運轉時，摩擦表面處于液體摩擦狀態，只是在啟動和停車過程中，才出現邊界摩擦和半干摩擦情況，因此，磨損速度降低而且基本穩定，磨損量與時間成正比增加，問隙緩慢增大到坑川、。

（三）"急劇”磨損階段，由于摩擦條件發生較大的變化（如溫度急劇增加，金屬組織發生變化），產生過大的間隙，增加廠沖擊，潤滑油膜易破壞。磨損速度急劇增加，致使機械效率下降，精度降低，出現異常的噪聲和振動，最后導致發生意外事故。

四、機械磨損的影響因素

影響機械磨損的主要因素有零件材料、工作載荷、運動速度、溫度、潤滑、表面加工質量、裝配和安裝質量、機件結構特點及運動性質等。

（一）零件材料時磨損的影響

零件材料的耐磨性主要取決于它的硬度和韌性。硬度決定其表面抵抗變形的能力，但過高的硬度易使脆性增加，使材料表面產生磨粒狀剝落；韌性則可防止磨粒的產生，提高其耐磨性能。

經過熱處理或化學熱處理的鋼材，可以獲得優良的力學性能，提高機件的耐磨性。有時，可用表面火焰淬火或高頻淬火的方法使材料提高耐磨性。或者采用滲碳、滲氮、氰化的方法，使鋼的表面具有較高的硬度和耐磨性。

在組合機件中，如軸承副中的轉軸，由于是需要加工的主要機件，所以，應采用耐磨材料（如優質合金鋼）來制造；對較簡單的機件，如軸承襯或軸瓦，則選用巴氏合金、銅基合金、鉛基或鋁基合金等較軟質材料（又稱減磨合金）來制造，以達到減小摩擦和耐磨的目的。

（二）機件工作載荷對磨損的影響

一般講，單位壓力越大，機件磨損越加劇口除了載荷大小之外，載荷特性對磨損有直接影響。如靜載荷還是變載荷，有無沖擊載荷．是短期還是長期載荷等。一般不應長期超負荷運轉和承受沖擊載荷。

（三）機件運動速度對磨損的影響

機件運行時，速度的高低、方向、變速與勻速、正轉與反轉、時開時停等，都對磨損有不同程度的影響。一般情況是在干摩擦條件下，速度越高磨損越快；有潤滑油時速度越高，越易形成液體摩擦而減少磨損；機器的啟動頻率越高，機件的磨損亦越快。

（四）溫度、濕度和環境時磨損的影響

溫度主要影響潤滑油吸附強度。潤滑油膜有相當高的機械穩定性，但溫度及化學穩定性較差，當在高溫和有化學變化時，潤滑油便失去吸附性能。

機件工作的周圍環境若受到水濕、水氣、煤氣、灰塵、鐵屑或其他液體、氣體的化學腐蝕介質等影響，都將導致和加速機件的氧化和腐蝕磨損。

（五）零件表面加工質量的影響

表面加工質量主要指機械加不質量，包括宏觀幾何形狀、表面粗糙度和刀痕方向。1 ．宏觀幾何形狀的影響

所謂宏觀幾何形狀是指加工后實際形狀與理想形狀的偏差，即加工精度．如圓度、圓杜度、平行度和垂肖度等，宏觀幾何形狀的偏差使零件表面載荷分布不均勻，容易造成局部地方嚴重磨損口

2 ．表面粗糙度的影響在每種載荷下有一個最合理的粗糙度，其磨損量最小，輕載的合理粗糙度要比重載小；在相同的載荷下，一般講．粗糙度越小，磨損越小，但超過合理點后磨損又會逐漸上升。這是因為過于光潔使接觸表面增火，分了間吸引力增強，因而產生粘著磨損的可能性也就增大。

3 ．刀痕方向的影響

刀痕方向對磨損影響較大．如果兩摩擦表面的刀痕方向是平行的，而與運動方向一致．則磨損小。如果兩摩擦表面的刀痕方向平行，但與運動方向垂直，則磨損大。如果刀痕方向與運動方向交叉時，則磨損在上述二者之間二

（六）潤滑對磨損的影響

潤滑對減少機件的磨損有著重要的作用。例如，液體潤滑狀態能防止粘著磨損；供給摩擦副潔凈的潤滑油可以防止磨料磨損；正確選擇潤滑材料能夠減輕腐蝕磨損和疲勞磨損等。在機件進行良好的潤滑摩擦副中保持足夠的潤滑劑，可以減少摩擦副金屬與金屬的直接摩擦，降低功率消耗，延長機件使用壽命，保證設備正常運轉。

（七）裝配和安裝質量對磨損的影響

機件的裝配質量對磨損影響很大，特別是配合間隙不應過大或過小。當間隙過小時，不易形成液體摩擦，容易產生高的摩擦熱，而且不易散出．故易產生粘著磨損和摩擦副咬死現象n 當間隙過大時，同樣不易形成液體摩擦，而且會產生沖擊載荷加劇磨損。裝配好的部件或機器也應止確的安裝。如果安裝不正確，將會引起載荷分布不均勻或產生附加載荷，使機器運轉不靈活．產生噪聲和發熱．造成機件過早的磨損。

（八）機件運動副結構特．煮及運動性質對磨損的影響

摩擦的類型不同則磨損的情況也不一樣。如滾動摩擦的磨損遠遠小于滑動摩擦的磨損，通常滾動摩擦為滑動摩擦磨損量的1/10 一1/100或更小。