设备零件的失效原因 - 摩擦与润滑

摩擦学（Tribology)是一门涉及数学、力学、物理学、化学、机械工程学、以及材料科学、石油化工等多种学科领域的一门综合性边缘学科。

物体的摩擦分三种类型：滑动摩擦、滚动摩擦和流动摩擦。为最小的力就能移动物体，有必要把滑动摩擦和滚动摩擦转变成阻力最小的流动摩擦，或是两个物体间加入一种润滑剂以减轻摩擦。

润滑的目的是两种物体直接接触，故此，希望在接触面之间形成一层较厚的油膜。一般来讲滑动或滚动的表面形成的油膜厚度取决于ZN/P值。其中Z=粘度（cP），N=每分钟转数（rpm），P=负载（Kg/cm2），按此原则可以说：— 粘度越高，油膜越后

转数越高，油膜越厚

负载越轻，油膜越厚

在恒定的负荷下，轴承接触面积越大，单位面积所承受的负荷越小，因此油膜越厚。

流动润滑（摩擦）区（ZN/P＞A）

这是理想的条件，润滑油膜厚，把接触面完全分开。

混合和边界润滑（摩擦）区（ZN/P＜A）

在这些区域里，虽然粘着性在摩擦的表面还未完全得到发展，但润滑膜已经失去了流体特性，与流体摩擦区域相比较，摩擦量大。烧坏的危险性大，这种情况发生在机器的启动或停机瞬间。

当负荷继续增大超过润滑限度，油膜失去支持负载的能力，互相摩擦的表面引起附着粘合和磨损。这种状况叫干摩擦。在这种情况下，在接触的金属表面与润滑油中极压剂之间会发生化学反应。因此，一层起润滑作用而又容易滑动的金属化合物薄膜就形成了，这种状况叫极压润滑。

两个物体之间的摩擦会产生物体磨损，摩擦是现象，磨损是结果，润滑是减缓磨损的一种办法。物体磨损有一下几种类型

五种常见磨损类型：

1、减少磨损的途径：

（1）材料选配

（2）润滑

（3）表面强化处理或耐磨处理

（4）结构设计

（5）科学使用设备、精心维护设备

2、润滑的作用：

（1）润滑功能，降低摩擦阻力以节约能源，减少磨损以延长机械寿命

（2）冷却功能，散播摩擦产生的热量

（3）密封功能，防泄漏、防尘、防窜气、防锈功能，防止设备或零件表面腐蚀

（4）洗涤功能，从活动的部位上清除碳粒或磨损物

（5）减震功能，应力分散缓冲，分散负荷和缓和冲击

（6）动能传递，液压系统和遥控马达及摩擦无级变速等

现代设备的整体失效是很少见的，局部关键件失效占多数，摩擦、磨损、润滑引起的失效为最常见。现代设备的摩擦副一旦失效，既产生一系列故障，又造成经济损失。解决这些失效的途径不是提高机械零部件的质量，而是运用摩擦学原理去处理。

3、零件的磨损规律：

（1）磨合阶段

（2）稳定磨损阶段

（3）急剧磨损阶段

根据摩擦学原理，磨合阶段愈短愈好；稳定阶段越长越好，避免出现急剧磨损阶段。在保证零件的设计制造质量的前提下，对润滑剂进行科学管理，即合理选用润滑剂，并对其使用进行质量监控、控制污染和洁净处理等。

摩擦学原理在现代设备的一生中都处于重要地位，从事设备管理，尤其是从事设备润滑管理的人掌握摩擦学技术的水平在很大程度上决定了设备工作的可靠性的实现。

4、润滑剂的物质形态

（1）气体润滑

采用空气、蒸汽或氦气等某些惰性气体作为润滑剂，可使磨擦表面被高压气体分隔开。如航海用的惯性陀螺仪；重型机械中垂直透平机的推力轴承；大型天文望远镜的转动支承；高速磨头的轴承等都可用气体润滑。气体润滑的最大优点是磨擦系数极小，几乎接近于零。气体的黏度不受温度的影响，所以气体润滑的轴承，阻力小、精度高。

（2）液体润滑

普通机械设备的减速机、齿轮、轴承等，均采用不同黏度和性能的液体润滑油润滑。液体润滑剂包括矿物润滑油、合成润滑油、乳化油。水在有些场合也可以作为润滑剂和冷却剂。

（3）半固体润滑

润滑脂是一种介乎流体和固体之间的一种塑性状态或膏脂状态的半固体物质。它包括各种矿物润滑脂、合成润滑脂、动植物脂等。广泛用于各种类型的滚动轴承和垂直安装的平面导轨上

（4）固体润滑

利用具有特殊润滑性能的固体润滑剂，如石墨、二硫化钼、二硫化钨等，代替润滑油、脂隔离磨擦接触表面，形成良好的固体润滑膜，以达到养活磨擦、降低磨损的良好V 1 2 3 t润滑作用。