機械設備運轉中的摩擦問題分析

梁秀娟

（廣東海洋大學，廣東湛江 524008）

0 引言

任何事物在運動的過程中都會產生摩擦，人們所生活的環境是離不開摩擦的，但是摩擦所產生的影響是雙面的，也會產生一些危害，比如一些零部件的磨損、變速箱溫度過高等情況。在機械設備設計的過程中，如果能夠充分考慮到關于機械潤滑的問題，操作者能充分利用潤滑系統的優勢，善于發現潤滑系統的作用，不僅能有效保證設備有良好的運轉情況，還能有效延長設備的使用壽命。

我國的機械行業在進行零部件設計的過程中，對于零部件使用的材質以及表面的粗糙程度等因素非常重視，但是在潤滑方面的認識程度卻遠遠不夠，而潤滑在我國大機械化這樣的情況下作用是非常巨大的。在一些發達國家，破損和摩擦問題非常受重視，在進行產品制造和選擇時，對于產品的材質、產生摩擦的材料、產品的表面粗糙程度、使用潤滑油的種類以及潤滑方式等問題，都要進行細致的分析與研究。發達國家在研究潤滑油的過程中，對潤滑與強度問題同等重視，甚至在同一個設備中對于不同的摩擦表面要采取不同的潤滑方式，目的就是為了能夠更好地達到潤滑效果。這種方式是值得考慮與研究的。

1 在設計摩擦的過程中應該注意的問題

1.1 油膜的厚度和表面粗糙程度之間的關系

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

潤滑油有不同的標號，標號不同其產生的潤滑程度就有所差別，黏度低的潤滑油產生的油膜比較薄，而黏度高的潤滑油產生的油膜厚度較大。但是黏度高的潤滑油也有其缺點，即潤滑油沒有很好的流動性，摩擦面產生的熱量就不容易散發出去，這在一定程度上會阻礙設備的正常運轉，加快設備的損壞和報廢速度。所以，在機械設備運作之前，一定要好好地計算油膜的厚度，選擇適合表面粗糙程度的潤滑油，這樣才能提高生產效率、增加設備的使用時間。

1.2 設計高、低副機構時需要注意的問題

點、線共同接觸的高副機構，其接觸面產生的黏度以及其彈性變形是潤滑問題的兩個極其突出的特點。想要計算油膜的薄厚程度，首先就要對黏度系數和彈性系數進行細致的計算，然后要在彈性流體潤滑圖中找到其所在的對應點，再根據它所在的區域進行進一步的細致運算。只有對其進行準確的計算，才能更好地了解和使用潤滑油，有利于選擇適合的潤滑油。

對于面接觸的低副機構來講，可以根據流體潤滑油膜產生的壓力的形成方式，將其分為靜壓潤滑以及動壓潤滑兩種類型。

流體靜壓潤滑所依靠的是外部提供的、帶有壓力的流體以及產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把兩個表面進行分離而且承受一定程度的載荷。在流體動壓潤滑的啟動和停止的時候，流體靜壓潤滑并不能形成潤滑膜的弊端，但是其產生的結構相當復雜多樣，不僅需要花費高額的成本，而且還需要配置壓力油所需要的供油系統，這種情況主要適用于大型的精密設備。

流體動壓潤滑主要依靠的就是兩個表面之間所做的相對運動，這時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。所以在使用的過程中，要把具有一定黏度的潤滑劑放入產生摩擦的表面，并且建立潤滑油油膜，將相互摩擦的兩個表面分離，而且能夠承受一定程度的載荷。流體動壓潤滑要發揮作用，一定要有有效的條件來支撐：一是產生潤滑的表面要有相對運動的速度，其速度要與產生的摩擦相適應，不宜過快、也不能過慢；二是還要能形成收斂的間隙，在設備的運行過程中，設備能夠完成由靜到動和由動變靜，這種變化如果發生在相對較短的時間內，其產生的相對運動速度是比較低的，不利于油膜的正常形成。如果油膜的厚度與設備的摩擦不相匹配，就會加大設備的磨損，這是其不足之處。

1.3 潤滑油的清潔程度

清潔程度也是潤滑油的一個重要參數。在選擇潤滑油時一定要選擇高質量的潤滑油，而且在設備使用的規范條例中要明確指出潤滑油需要更換的時間以及使用期限。在選擇潤滑油時，不僅要注意到潤滑油的優質，還要注意對油路進行及時有效的清潔。所以在油路當中也要添加適合的過濾設備，這是因為潤滑油中有可能存在一些雜質，如果有硬的顆粒物進入到摩擦表面就會增加表面的摩擦程度，從而加大表面的磨損程度、加快設備的磨損度。另外，在設備運行過程中也會出現磨粒進入油中的情況，這樣也會加大表面的摩擦，從而加快設備的磨損。可見，想要設備高效地運行，對油路進行過濾這一環節至關重要。

2 在實際工作中容易遇到的問題

我國的尿素廠DH-50 型壓縮機，在剛剛開車的初級階段運行狀態一直不好。在進行故障處理時，排除工藝操作的問題后，在修檢過程中發現，故障產生的一個原因就是沒有充分發揮設備潤滑系統的作用。

這個裝置就是人們經常提到的稀油潤滑，如果要充分發揮其作用，該裝置就必須擁有高黏度、高附著力以及抗極壓的性能，應該選擇LTSA-32 透平油。因為它具有油膜強度高、黏度高的優勢，有很強的抗擦傷能力和較大的承載能力，能與金屬表面產生良好的附著能力和親和力，而且物理、化學性能特別穩定。但是也有一些問題存在，如一些庫房管理不當，產生單桶油的清潔程度不夠而進水的情況，或者是在加油時沒有較好地保存剩下的油，司機急于開車在使用之前沒有對要使用的油桶一個一個地進行油質分析，也沒有及時對使用油進行過濾。此外，還會出現機械密封不嚴的情況，有灰塵、水分等雜質進入潤滑油，容易使油發生乳化變壞的情況，也會降低其黏度和抗極壓性能，加劇其碳化現象。潤滑油如果長期處于高溫的狀態，就會產生碳化油污以及雜種的沉積的現象，這樣會加劇摩擦副之間的磨損。

發現這些問題之后，相應部門加強了對潤滑油庫存的管理，也提高了對過濾器的重視。過濾器的精過濾化大大加強，油冷卻器中的傳熱降溫系統也得到了大大改善。在各方面予以重視之后，設備的運轉狀態得到了極大改善：①油溫發生了改變，從原來的53 ℃下降到44～45 ℃；②油路得到了改善，變得更加暢通，油變質的概率也大大減小，耗油量也大大縮減；③大修的次數也明顯減少，從原來的每季度大約一次變成了每年一次。這些改善在設備運行速度以及節約能源方面也有所體現。

3 結束語

通過以上研究發現，在設備的檢查過程中，一定要充分考慮到設備的摩擦問題，充分認識摩擦問題，將潤滑油與材料強度放在同樣重要的地位。只有將摩擦學理論進行細致的研究并利用好其技術，才能使我國的設備技術在日益激烈的全球化競爭中占據優勢，才能提高產品的競爭力，給企業帶來可觀的效益，從而促進我國經濟水平的增長和制造業的進一步發展壯大。