機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中的摩擦問(wèn)題分析

梁秀娟

（廣東海洋大學(xué)，廣東湛江 524008）

0 引言

任何事物在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生摩擦，人們所生活的環(huán)境是離不開(kāi)摩擦的，但是摩擦所產(chǎn)生的影響是雙面的，也會(huì)產(chǎn)生一些危害，比如一些零部件的磨損、變速箱溫度過(guò)高等情況。在機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)的過(guò)程中，如果能夠充分考慮到關(guān)于機(jī)械潤(rùn)滑的問(wèn)題，操作者能充分利用潤(rùn)滑系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，善于發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑系統(tǒng)的作用，不僅能有效保證設(shè)備有良好的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，還能有效延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

我國(guó)的機(jī)械行業(yè)在進(jìn)行零部件設(shè)計(jì)的過(guò)程中，對(duì)于零部件使用的材質(zhì)以及表面的粗糙程度等因素非常重視，但是在潤(rùn)滑方面的認(rèn)識(shí)程度卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，而潤(rùn)滑在我國(guó)大機(jī)械化這樣的情況下作用是非常巨大的。在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，破損和摩擦問(wèn)題非常受重視，在進(jìn)行產(chǎn)品制造和選擇時(shí)，對(duì)于產(chǎn)品的材質(zhì)、產(chǎn)生摩擦的材料、產(chǎn)品的表面粗糙程度、使用潤(rùn)滑油的種類(lèi)以及潤(rùn)滑方式等問(wèn)題，都要進(jìn)行細(xì)致的分析與研究。發(fā)達(dá)國(guó)家在研究潤(rùn)滑油的過(guò)程中，對(duì)潤(rùn)滑與強(qiáng)度問(wèn)題同等重視，甚至在同一個(gè)設(shè)備中對(duì)于不同的摩擦表面要采取不同的潤(rùn)滑方式，目的就是為了能夠更好地達(dá)到潤(rùn)滑效果。這種方式是值得考慮與研究的。

1 在設(shè)計(jì)摩擦的過(guò)程中應(yīng)該注意的問(wèn)題

1.1 油膜的厚度和表面粗糙程度之間的關(guān)系

當(dāng)潤(rùn)滑劑處在相互作用的潤(rùn)滑副之間時(shí)，其中往往會(huì)有一層油膜出現(xiàn)，這種油膜的薄厚程度是由摩擦副的載荷、速度以及潤(rùn)滑劑的黏度所決定的，如果潤(rùn)滑油的黏度較低，摩擦副表面的相對(duì)載荷所能形成的油膜厚度就較??；反之，如果潤(rùn)滑油的黏度較高，那么摩擦副表面的油膜厚度就會(huì)變大。如果物體表面的最大摩擦的程度小于油膜厚度，摩擦副兩個(gè)表面就不能直接接觸，其所產(chǎn)生的摩擦只是潤(rùn)滑劑的分子之間的摩擦，這時(shí)摩擦系數(shù)就相對(duì)較小，就會(huì)有效減小摩擦產(chǎn)生破損的情況。相反，如果油膜的厚度小于物體表面粗糙度的最大程度，就會(huì)加大機(jī)械零件的破損程度，導(dǎo)致物體的表面溫度逐漸上升，而溫度的上升就很容易產(chǎn)生接觸面膠合的嚴(yán)重后果。

潤(rùn)滑油有不同的標(biāo)號(hào)，標(biāo)號(hào)不同其產(chǎn)生的潤(rùn)滑程度就有所差別，黏度低的潤(rùn)滑油產(chǎn)生的油膜比較薄，而黏度高的潤(rùn)滑油產(chǎn)生的油膜厚度較大。但是黏度高的潤(rùn)滑油也有其缺點(diǎn)，即潤(rùn)滑油沒(méi)有很好的流動(dòng)性，摩擦面產(chǎn)生的熱量就不容易散發(fā)出去，這在一定程度上會(huì)阻礙設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，加快設(shè)備的損壞和報(bào)廢速度。所以，在機(jī)械設(shè)備運(yùn)作之前，一定要好好地計(jì)算油膜的厚度，選擇適合表面粗糙程度的潤(rùn)滑油，這樣才能提高生產(chǎn)效率、增加設(shè)備的使用時(shí)間。

1.2 設(shè)計(jì)高、低副機(jī)構(gòu)時(shí)需要注意的問(wèn)題

點(diǎn)、線(xiàn)共同接觸的高副機(jī)構(gòu)，其接觸面產(chǎn)生的黏度以及其彈性變形是潤(rùn)滑問(wèn)題的兩個(gè)極其突出的特點(diǎn)。想要計(jì)算油膜的薄厚程度，首先就要對(duì)黏度系數(shù)和彈性系數(shù)進(jìn)行細(xì)致的計(jì)算，然后要在彈性流體潤(rùn)滑圖中找到其所在的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，再根據(jù)它所在的區(qū)域進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)致運(yùn)算。只有對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，才能更好地了解和使用潤(rùn)滑油，有利于選擇適合的潤(rùn)滑油。

對(duì)于面接觸的低副機(jī)構(gòu)來(lái)講，可以根據(jù)流體潤(rùn)滑油膜產(chǎn)生的壓力的形成方式，將其分為靜壓潤(rùn)滑以及動(dòng)壓潤(rùn)滑兩種類(lèi)型。

流體靜壓潤(rùn)滑所依靠的是外部提供的、帶有壓力的流體以及產(chǎn)生在平衡以外的流體送到摩擦面之間的，而且其形成的壓力油膜會(huì)把兩個(gè)表面進(jìn)行分離而且承受一定程度的載荷。在流體動(dòng)壓潤(rùn)滑的啟動(dòng)和停止的時(shí)候，流體靜壓潤(rùn)滑并不能形成潤(rùn)滑膜的弊端，但是其產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜多樣，不僅需要花費(fèi)高額的成本，而且還需要配置壓力油所需要的供油系統(tǒng)，這種情況主要適用于大型的精密設(shè)備。

流體動(dòng)壓潤(rùn)滑主要依靠的就是兩個(gè)表面之間所做的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這時(shí)就需要減小兩種物體之間的摩擦力，從而減小其損傷的程度。所以在使用的過(guò)程中，要把具有一定黏度的潤(rùn)滑劑放入產(chǎn)生摩擦的表面，并且建立潤(rùn)滑油油膜，將相互摩擦的兩個(gè)表面分離，而且能夠承受一定程度的載荷。流體動(dòng)壓潤(rùn)滑要發(fā)揮作用，一定要有有效的條件來(lái)支撐：一是產(chǎn)生潤(rùn)滑的表面要有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度，其速度要與產(chǎn)生的摩擦相適應(yīng)，不宜過(guò)快、也不能過(guò)慢；二是還要能形成收斂的間隙，在設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程中，設(shè)備能夠完成由靜到動(dòng)和由動(dòng)變靜，這種變化如果發(fā)生在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)，其產(chǎn)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度是比較低的，不利于油膜的正常形成。如果油膜的厚度與設(shè)備的摩擦不相匹配，就會(huì)加大設(shè)備的磨損，這是其不足之處。

1.3 潤(rùn)滑油的清潔程度

清潔程度也是潤(rùn)滑油的一個(gè)重要參數(shù)。在選擇潤(rùn)滑油時(shí)一定要選擇高質(zhì)量的潤(rùn)滑油，而且在設(shè)備使用的規(guī)范條例中要明確指出潤(rùn)滑油需要更換的時(shí)間以及使用期限。在選擇潤(rùn)滑油時(shí)，不僅要注意到潤(rùn)滑油的優(yōu)質(zhì)，還要注意對(duì)油路進(jìn)行及時(shí)有效的清潔。所以在油路當(dāng)中也要添加適合的過(guò)濾設(shè)備，這是因?yàn)闈?rùn)滑油中有可能存在一些雜質(zhì)，如果有硬的顆粒物進(jìn)入到摩擦表面就會(huì)增加表面的摩擦程度，從而加大表面的磨損程度、加快設(shè)備的磨損度。另外，在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)磨粒進(jìn)入油中的情況，這樣也會(huì)加大表面的摩擦，從而加快設(shè)備的磨損?？梢?jiàn)，想要設(shè)備高效地運(yùn)行，對(duì)油路進(jìn)行過(guò)濾這一環(huán)節(jié)至關(guān)重要。

2 在實(shí)際工作中容易遇到的問(wèn)題

我國(guó)的尿素廠DH-50 型壓縮機(jī)，在剛剛開(kāi)車(chē)的初級(jí)階段運(yùn)行狀態(tài)一直不好。在進(jìn)行故障處理時(shí)，排除工藝操作的問(wèn)題后，在修檢過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，故障產(chǎn)生的一個(gè)原因就是沒(méi)有充分發(fā)揮設(shè)備潤(rùn)滑系統(tǒng)的作用。

這個(gè)裝置就是人們經(jīng)常提到的稀油潤(rùn)滑，如果要充分發(fā)揮其作用，該裝置就必須擁有高黏度、高附著力以及抗極壓的性能，應(yīng)該選擇LTSA-32 透平油。因?yàn)樗哂杏湍?qiáng)度高、黏度高的優(yōu)勢(shì)，有很強(qiáng)的抗擦傷能力和較大的承載能力，能與金屬表面產(chǎn)生良好的附著能力和親和力，而且物理、化學(xué)性能特別穩(wěn)定。但是也有一些問(wèn)題存在，如一些庫(kù)房管理不當(dāng)，產(chǎn)生單桶油的清潔程度不夠而進(jìn)水的情況，或者是在加油時(shí)沒(méi)有較好地保存剩下的油，司機(jī)急于開(kāi)車(chē)在使用之前沒(méi)有對(duì)要使用的油桶一個(gè)一個(gè)地進(jìn)行油質(zhì)分析，也沒(méi)有及時(shí)對(duì)使用油進(jìn)行過(guò)濾。此外，還會(huì)出現(xiàn)機(jī)械密封不嚴(yán)的情況，有灰塵、水分等雜質(zhì)進(jìn)入潤(rùn)滑油，容易使油發(fā)生乳化變壞的情況，也會(huì)降低其黏度和抗極壓性能，加劇其碳化現(xiàn)象。潤(rùn)滑油如果長(zhǎng)期處于高溫的狀態(tài)，就會(huì)產(chǎn)生碳化油污以及雜種的沉積的現(xiàn)象，這樣會(huì)加劇摩擦副之間的磨損。

發(fā)現(xiàn)這些問(wèn)題之后，相應(yīng)部門(mén)加強(qiáng)了對(duì)潤(rùn)滑油庫(kù)存的管理，也提高了對(duì)過(guò)濾器的重視。過(guò)濾器的精過(guò)濾化大大加強(qiáng)，油冷卻器中的傳熱降溫系統(tǒng)也得到了大大改善。在各方面予以重視之后，設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)得到了極大改善：①油溫發(fā)生了改變，從原來(lái)的53 ℃下降到44～45 ℃；②油路得到了改善，變得更加暢通，油變質(zhì)的概率也大大減小，耗油量也大大縮減；③大修的次數(shù)也明顯減少，從原來(lái)的每季度大約一次變成了每年一次。這些改善在設(shè)備運(yùn)行速度以及節(jié)約能源方面也有所體現(xiàn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上研究發(fā)現(xiàn)，在設(shè)備的檢查過(guò)程中，一定要充分考慮到設(shè)備的摩擦問(wèn)題，充分認(rèn)識(shí)摩擦問(wèn)題，將潤(rùn)滑油與材料強(qiáng)度放在同樣重要的地位。只有將摩擦學(xué)理論進(jìn)行細(xì)致的研究并利用好其技術(shù)，才能使我國(guó)的設(shè)備技術(shù)在日益激烈的全球化競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)，才能提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，給企業(yè)帶來(lái)可觀的效益，從而促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的增長(zhǎng)和制造業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展壯大。