影響軸承摩擦因數的各種要素

1.表層性質

由于污染、化學熱處置、電鍍和光滑劑的作用等,在金屬外表構成一層極薄的外表膜(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。若外表膜在一定厚度內,實踐接觸面積仍撒于基體資料而不是外表膜,同時可使外表膜的抗剪強度低于基體資料的抗剪強度;另一方面因外表膜的存在而不易發作粘著,因而摩擦力和摩擦因數可隨之降低。
外表膜厚度對摩擦因數也有很大影響。若外表膜太薄,膜易被壓破而呈現基體資料的直接接觸;若外表膜太厚,一方面因膜較軟而使實踐接觸面積增大,另一方面兩對偶外表上的微峰在外表膜上的犁溝效應也較為突出。可見,外表膜有一個值得尋求的最佳厚度。

2.資料性質

金屬摩擦副的摩擦因數隨配對資料的性質不同而異。普通說來,相同金屬或互溶性較大的金屬摩擦副,容易發作粘著,其摩擦因數較大;反之,摩擦因數較小。不同構造的資料具有不同的摩擦特性。如石墨因具有穩定的層狀構造且層間的分離力小,容易滑動,故摩擦因數較小;又如金剛石配對的摩擦副因硬度高、實踐接觸面積小而不易發作粘著,其摩擦因數也較小。

3.溫度

四周介質溫度對摩擦因數的影響,主要是由于表層資料性質發作變化而惹起的,鮑登等人的實驗標明,許多金屬(如鉬、鎢、欽等)及其化合物的摩擦因數,在四周介質溫度為700~800℃時呈現最小值。呈現這種現象是因最初溫升使抗剪強度降落,進一步溫升又使屈從點急劇降落而惹起實踐接觸面積增大許多的緣故。但高聚物摩擦副或壓力加工時,摩擦因數隨著溫度的改動將呈現極大值。
由上述可見,溫度對摩擦因數的影響是多變的,因詳細工況條件、資料特性、氧化膜變化等要素的影響而使溫度與摩擦因數的關系變得非常復雜。

4.相對運動速度

普通狀況下,滑動速度會惹起表層發熱和溫升,從而改動表層的性質,因而摩擦因數必將隨之變化。
當摩擦副對偶外表的相對滑動速度超越50m/s時,接觸外表產生大量的摩擦熱。因接觸點的持續接觸時間短,霎時產生的大量摩擦熱來不及向基體內部擴散,因而摩擦熱集中在表層,使表層溫度較高而呈現凝結層,凝結了的金屬液起著光滑作用,使摩擦因數隨速度增加而降低,如銅在滑動速度為135m/s時,其摩擦因數為0.055;而在350m/s時,則降為0.035。但有些資料(如石墨)的摩擦因數簡直不受滑動速度的影響,其緣由是這類資料的力學性能可在很寬的溫度范圍內堅持不變。
關于邊境摩擦,在速度低于0.0035m/s,即由靜摩擦向動摩擦過渡的低速度范圍內,隨著速度的加快,吸附膜的摩擦因數逐步減小而趨于定值,反響膜的摩擦因數也逐步增大而趨于定值。

5.載荷

普通狀況下,金屬摩擦副的摩擦因數隨載荷增大而降低,然后趨于穩定,這種現象可用粘著理論加以解釋。當載荷很小時,兩對偶外表處于彈性接觸狀態,這時實踐接觸面積與載荷的2/3次方成正比,而按粘著理論,摩擦力與實踐接觸面積成正比,因而摩擦因數與載荷的1/3次方成反比;當載荷較大時,兩對偶外表處于彈塑性接觸狀態,實踐接觸面積與載荷的2/3~1次方成正比,因而摩擦因數隨載荷增大而較慢降低并趨于穩定;當載荷大到兩對偶外表處于塑性接觸狀態時,摩擦因數與載荷根本無關。
靜摩擦因數的大小還與兩對偶外表在載荷作用下靜止接觸持續的時間有關。普通狀況下,靜止接觸持續時間愈長,靜摩擦因數愈大。這是由于載荷的作用,使接觸處發作塑性變形,隨著靜止接觸時間的延長,實踐接觸面積會有所增大,微峰互相嵌入也.更深化而惹起。

6.外表粗糙度

在塑性接觸狀況下,由于外表粗糙度對實踐接觸面積的影響很小,因此可以為摩擦因數簡直不受外表粗糙度的影響。關于彈性或彈塑性接觸的干摩擦副,當外表粗糙度值很小時,機械作用也就較小,而分子力作用較大;反之亦然。可見,摩擦因數隨外表粗糙度的變化會有一個極小值。

以上各種要素對軸承摩擦因數的影響都不是孤立的,而是互相聯絡互相影響的。