【德國(guó)FAG軸承】影響摩擦因數(shù)的因素

  濟(jì)南市鴻慷機(jī)電設(shè)備有限公司位于交通便利的泉城濟(jì)南，是全球生產(chǎn)滾動(dòng)軸承和直線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)品的領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)---德國(guó)舍弗勒集團(tuán)在山東的授權(quán)代理商。公司專營(yíng)舍弗勒集團(tuán)旗下兩大品牌德國(guó)INA軸承和德國(guó)FAG軸承，是一家順應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要而誕生的專業(yè)化新型高端軸承公司。多年來(lái)一直從事軸承的銷售和售后技術(shù)支持，在機(jī)械行業(yè)技術(shù)方面有著非常豐富的經(jīng)驗(yàn)，今天濟(jì)南鴻慷機(jī)電進(jìn)口軸承專家為大家介紹一下影響摩擦因數(shù)的因素。

  1.表層性質(zhì)

　　由于污染、化學(xué)熱處理、電鍍和潤(rùn)滑劑的作用等，在金屬表面形成一層極薄的表面膜（如氧化膜、硫化膜、磷化膜、氯化膜、錮膜、鎘膜、鋁膜等），使表層具有與基體不同的性質(zhì)。若表面膜在一定厚度內(nèi)，實(shí)際接觸面積仍撒于基體材料而不是表面膜，同時(shí)可使表面膜的抗剪強(qiáng)度低于基體材料的抗剪強(qiáng)度；另一方面因表面膜的存在而不易發(fā)生粘著，因此摩擦力和摩擦因數(shù)可隨之降低。

　　表面膜厚度對(duì)摩擦因數(shù)也有很大影響。若表面膜太薄，膜易被壓破而出現(xiàn)基體材料的直接接觸；若表面膜太厚，一方面因膜較軟而使實(shí)際接觸面積增大，另一方面兩對(duì)偶表面上的微峰在表面膜上的犁溝效應(yīng)也較為突出。可見(jiàn)，表面膜有一個(gè)值得尋求的最佳厚度。

　　2.材料性質(zhì)

　　金屬摩擦副的摩擦因數(shù)隨配對(duì)材料的性質(zhì)不同而異。一般說(shuō)來(lái)，相同金屬或互溶性較大的金屬摩擦副，容易發(fā)生粘著，其摩擦因數(shù)較大；反之，摩擦因數(shù)較小。不同結(jié)構(gòu)的材料具有不同的摩擦特性。如石墨因具有穩(wěn)定的層狀結(jié)構(gòu)且層間的結(jié)合力小，容易滑動(dòng)，故摩擦因數(shù)較小；又如金剛石配對(duì)的摩擦副因硬度高、實(shí)際接觸面積小而不易發(fā)生粘著，其摩擦因數(shù)也較小。

　　3.溫度

　　周圍介質(zhì)溫度對(duì)摩擦因數(shù)的影響，主要是由于表層材料性質(zhì)發(fā)生變化而引起的，鮑登等人的試驗(yàn)表明，許多金屬（如鉬、鎢、欽等）及其化合物的摩擦因數(shù)，在周圍介質(zhì)溫度為700~800℃時(shí)出現(xiàn)最小值。出現(xiàn)這種現(xiàn)象是因最初溫升使抗剪強(qiáng)度下降，進(jìn)一步溫升又使屈服點(diǎn)急劇下降而引起實(shí)際接觸面積增大許多的緣故。但高聚物摩擦副或壓力加工時(shí)，摩擦因數(shù)隨著溫度的改變將出現(xiàn)極大值。

　　由上述可見(jiàn)，溫度對(duì)摩擦因數(shù)的影響是多變的，因具體工況條件、材料特性、氧化膜變化等因素的影響而使溫度與摩擦因數(shù)的關(guān)系變得十分復(fù)雜。

　　4.相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度

　　一般情況下，滑動(dòng)速度會(huì)引起表層發(fā)熱和溫升，從而改變表層的性質(zhì)，因此摩擦因數(shù)必將隨之變化。

　　圖1是克拉蓋爾斯基等人得出的試驗(yàn)結(jié)果。對(duì)于一般彈塑性接觸狀態(tài)的摩擦副，摩擦因數(shù)隨滑動(dòng)速度的增加而越過(guò)一極大值，如圖中曲線2和3,并且隨著對(duì)偶表面間法向載荷的增加，其極大值的位置向坐標(biāo)原點(diǎn)移動(dòng)。當(dāng)載荷極小時(shí)，曲線只有上升部分；而載荷極大時(shí)曲線只有下降部分，如圖中曲線1和4所示。

　　當(dāng)摩擦副對(duì)偶表面的相對(duì)滑動(dòng)速度超過(guò)50m/s時(shí)，接觸表面產(chǎn)生大量的摩擦熱。因接觸點(diǎn)的持續(xù)接觸時(shí)間短，瞬間產(chǎn)生的大量摩擦熱來(lái)不及向基體內(nèi)部擴(kuò)散，因此摩擦熱集中在表層，使表層溫度較高而出現(xiàn)熔化層，熔化了的金屬液起著潤(rùn)滑作用，使摩擦因數(shù)隨速度增加而降低，如銅在滑動(dòng)速度為135m/s時(shí)，其摩擦因數(shù)為0.055；而在350m/s時(shí)，則降為0.035。但有些材料（如石墨）的摩擦因數(shù)幾乎不受滑動(dòng)速度的影響，其原因是這類材料的力學(xué)性能可在很寬的溫度范圍內(nèi)保持不變。

　　對(duì)于邊界摩擦，在速度低于0.0035m/s,即由靜摩擦向動(dòng)摩擦過(guò)渡的低速度范圍內(nèi)，隨著速度的加快，吸附膜的摩擦因數(shù)逐漸減小而趨于定值，反應(yīng)膜的摩擦因數(shù)也逐漸增大而趨于定值。

  5.載荷

　　一般情況下，金屬摩擦副的摩擦因數(shù)隨載荷增大而降低，然后趨于穩(wěn)定，這種現(xiàn)象可用粘著理論加以解釋。當(dāng)載荷很小時(shí)，兩對(duì)偶表面處于彈性接觸狀態(tài)，這時(shí)實(shí)際接觸面積與載荷的2/3次方成正比，而按粘著理論，摩擦力與實(shí)際接觸面積成正比，因此摩擦因數(shù)與載荷的1/3次方成反比；當(dāng)載荷較大時(shí)，兩對(duì)偶表面處于彈塑性接觸狀態(tài)，實(shí)際接觸面積與載荷的2/3～1次方成正比，因此摩擦因數(shù)隨載荷增大而較慢降低并趨于穩(wěn)定；當(dāng)載荷大到兩對(duì)偶表面處于塑性接觸狀態(tài)時(shí)，摩擦因數(shù)與載荷基本無(wú)關(guān)。

　　靜摩擦因數(shù)的大小還與兩對(duì)偶表面在載荷作用下靜止接觸延續(xù)的時(shí)間有關(guān)。一般情況下，靜止接觸延續(xù)時(shí)間愈長(zhǎng)，靜摩擦因數(shù)愈大。這是由于載荷的作用，使接觸處發(fā)生塑性變形，隨著靜止接觸時(shí)間的延長(zhǎng)，實(shí)際接觸面積會(huì)有所增大，微峰相互嵌入也．更深入而引起。

　　6.表面粗糙度

　　在塑性接觸情況下，由于表面粗糙度對(duì)實(shí)際接觸面積的影響很小，因而可認(rèn)為摩擦因數(shù)幾乎不受表面粗糙度的影響。對(duì)于彈性或彈塑性接觸的干摩擦副，當(dāng)表面粗糙度值很小時(shí)，機(jī)械作用也就較小，而分子力作用較大；反之亦然。可見(jiàn)，摩擦因數(shù)隨表面粗糙度的變化會(huì)有一個(gè)極小值。

以上各種因素對(duì)摩擦因數(shù)的影響都不是孤立的，而是相互聯(lián)系相互影響的。

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