探討機械零件的摩擦磨損與防護

張澤宇

摘要：眾多機械設備的組成都是有數量極多的小零件相互搭配而成，在設備運轉時，零件之間的也會產生運動，從而產生摩擦力，可以說在運轉過程中摩擦是不可避免的，摩擦加劇會造成能耗增加、零件受損，嚴重時會損壞零件造成嚴重影響。所以對零部件進行有效的保護措施非常有必要，只有降低摩擦系數，才能達到高效率、低能耗、長周期的理想使用狀態。

關鍵詞：機械零部件;摩擦磨損;原因分析;防護措施

0 ?引言

絕大多數機械設備在使用過程中或多或少都會出現一些故障，這些故障很大一部分原因是機械零部件出現摩擦磨損所致。所以找到機械零部件摩擦磨損原因，并采取有效措施進行防護，對于提高機械運行效率和延長使用壽命來說是非常必要的。很多行業生產都會應用到各種各樣的機械設備，尤其是礦產行業，諸如掘機械設備、起重機等等，這些設備一般沒有進行有效養護，就會產生摩擦磨損，嚴重者還會出現零部件掉落、生銹等不良現象，直接影響到生產安全性，所以必須進一步了解機械零件的摩擦磨損與防護。對此，本文作者根據自己的相關工作經驗，先分析了機械零部件的摩擦類型以及磨損類型，然后探討了導致機械零部件摩擦磨損發生的原因，最后分析并提出了相應的防護措施。

1 ?機械零部件的摩擦類型

1.1 干摩擦

我們通常將相互接觸表面沒有任何潤滑措施的零件摩擦稱為干摩擦。但是在正常的機械運轉過程中是杜絕干摩擦現象的。機械設備的零件絕大多數均選用金屬，這就使得即使金屬直接暴露在空氣中會被氧化從而產生氧化膜，且當前設備都會添加潤滑油來降低零部件的摩擦，所以正常情況下，不會有嚴格意義上的干摩擦。

1.2 邊界摩擦

邊界摩擦，我們也稱之為邊界潤滑，主要指潤滑油中的脂肪酸（極性化合物），它能夠在一定程度上吸附在零部件表面。若是分子層間與金屬表面的間距過大，吸附效果也會受到影響，這種情況下摩擦系數就會因分子數的增多而減弱。一般情況下邊界膜的厚度在0.02μm，因此當出現邊界摩擦時，不可避免的會發生金屬表面的直接摩擦，所以在實踐應用中，需要借助科學的潤滑及以及零件材料，從而有效控制零件表面的粗糙程度，同時我們也可以在潤滑油中利用添加劑來增加邊界膜的強度，進一步降低金屬的摩擦損傷現象[1]。

1.3 混合摩擦

指零件同時存在邊界摩擦和流體摩擦（以下會說到流體摩擦）時。在混合摩擦中潤滑膜的強度、厚度都有明顯的提高，相較于邊界摩擦而言降低零件間摩擦效果更好，然而從微觀角度考慮，零件表面無法徹底解決凹凸不平的情況，因為機械摩擦在所難免。

1.4 流體摩擦

指兩個或以上數量的零件表面距離之和超過表面的粗糙度時，這種情況下就會出現流體摩擦現象。而此時，潤滑油中的分子處于不受控制的狀態，可以隨意游走，在零件發生相對運動時所產生的摩擦多為內部摩擦，因此摩擦系數較小，可謂是一種較為理想的摩擦形式[2]。

2 ?機械零部件的磨損類型

2.1 點蝕磨損

常見的機械設備中都有齒輪的身影，以齒輪為例，在正常運轉時，齒輪會不斷受到接觸應力和齒面摩擦力，時間過長會導致零件表面與表層出現細小的裂紋，當面積擴大到一定程度時，這一部分零件會掉落，從而出現斑點形狀，這是一種較為常見的磨損現象。

2.2 膠合磨損

指粘結點的強度相較于兩個相互摩擦的零件剪切強度要更大，而當粘結點面積超過一定范圍時，剪切就會對零件材料產生破壞，這時，兩個零部件表面都會出現不同程度的磨損，嚴重時會導致摩擦零件處于抱死狀態無法運動。

2.3 擦傷磨損

這類摩擦也被稱為磨粒磨損。指零件運轉過程中外界硬顆粒或硬的輪廓峰尖進入摩擦表面而造成劃傷，被磨損的碎屑會向溝紋兩側流入，其中一小部分材料會成為碎粒狀掉落，這一過程我們統稱為擦傷磨損。

3 ?機械零部件摩擦磨損原因

第一，機械設備長時間運行沒有定期檢查和維修。第二，部分零部件之間的碰撞力度大，導致部分小的顆粒物產生，進而形成摩擦磨損。第三，因為沒有做好潤滑防腐工作，導致外部空氣、水分及灰塵進入機械零部件內部，增加腐蝕發生率。例如，很多機械零件都是鐵制作的，很容易就被氧化腐蝕。第四，高負荷運行致使摩擦生熱，然后在高溫影響下部分零部件出現融化現象，從而相互粘在一起形成摩擦磨損[3]。

4 ?機械零部件摩擦磨損防護措施

4.1 涂抹潤滑油

潤滑油的作用：第一，調查顯示，將潤滑油涂抹在機械零部件外表能夠形成連續性的油膜，從而減小零部件與零部件之間的摩擦，最終實現防止零部件被摩擦磨損發生;第二，所以形成的油膜能夠帶走一定熱量，從而減少零部件摩擦，降低磨損發生率;第三，潤滑油還可以將摩擦表面的碎末沖洗走，防止增加表面的粗糙度;第四，涂抹潤滑油還能夠將機械零部件的表面密封起來，起到隔絕外界雜質的作用，有效防止灰塵、有害物質等入侵到零部件表面，減少摩擦磨損發生;第五，能夠防止水分進入零部件，從而降低零部件生銹問題的發生。

潤滑方式：第一，根據機械零部件所處的環境選擇潤滑油種類及潤滑方式;第二，針對需要承受巨大壓力的機械零部件，選擇壓力潤滑方式，以減少零部件主軸承、連桿軸承等之間的壓力及承載力，從而減少摩擦發生;第三，針對在負荷較小的機械零部件，選擇飛濺潤滑方式，即均勻撒放在零件轉動位置，以減少零件轉動摩擦力，降低摩擦磨損發生;第四，對于普通的機械零部件，諸如自行車軸承等，使用潤滑脂潤滑涂抹，以保證機械零部件能夠長久運行[4]。

4.2 加強新材料研發力度

制造機械設備的材料質量，直接決定機械設備的功能、特性及質量，例如低強度、低硬度及低耐腐蝕度的材料制作出來的機械零部件，其質量得不到保證，制作出來的機械設備質量也難以保證，增加了機械運行中機械零部件的摩擦磨損發生率。所以只有不斷研發高質量的新材料才能保證機械零部件質量，從而減少摩擦磨損發生，具體措施如下：第一，盡可能研發強度高、硬度大、耐腐蝕性強等的材料，以強化機械零部件本身的承載力、抗壓能力，從而減少摩擦磨損發生;第二，加大對新型復合材料的研發，利用利用不同性質的金屬材料制作成更高硬度、高耐腐蝕性的機械零部件;第三，增加對新材料的資金投入，例如某煤礦企業為打造高強度、耐腐蝕度的設備，將160～520億元投入到高抗磨、抗腐蝕、高強度機械截齒制作材料研發中[5]。

4.3 合理使用機械，并定期維護機械零部件

第一，盡可能營造良好的生產環境，如礦山生產過程中要建立專門的設備維修小組，定期對機械設備進行檢查和維修，并搭建專門的放置空間和配套專業看管人員，以保證機械停用使處于安全環境中。第二，定期更換機械零部件液壓油及潤滑油，例如定期更滑煤礦皮帶機周圍托輥上的潤滑油，以及液壓支架上的液壓油，以預防液壓設備中磨損的小顆粒堵塞液壓管道;第三，控制機械運行中的溫度，解決設備散熱問題，減少因為溫度過高導致零部件磨損。

5 ?結語

總而言之，很多行業在生產過程中都使用到了機械設備，由此可見機械設備對目前人類社會生產及發展的重要性。機械設備只要運行就勢必會產生磨損，只要盡量的維護好它們，才能更為長久為人們的生產提供動力，即使不使用長時間放置不防護也會因為空氣、水分等原因導致生銹，從而出現磨損，甚至不能正常使用，進一步證實為保證機械設備能夠正常運行，必須加強對機械設備尤其是機械零部件的防護。所以上文先根據相關文獻及資料，分析了常見的幾種摩擦磨損、原因及防護措施。

參考文獻：

[1]王盛.機械摩擦磨損質量分析及控制措施[J].中國石油和化工標準與質量，2019，39（17）：79-80.

[2]郝寧.礦山機械摩擦磨損問題分析及防范[J].機電工程技術，2018，47（09）：57-59.

[3]萬海鑫，馬思遠，劉立峰，羅思琪，王冠杰.工程機械齒輪的表面改性層及其摩擦磨損性能[J].金屬熱處理，2018，43（08）：77-83.

[4]姚春江，陳小虎，陽能軍，幕連好，袁曉靜.機械設備摩擦磨損標準鐵譜圖譜分析技術研究[J].機械，2018，45（07）：63-67.

[5]張巖.車輛機械零件的磨損與預防[J].現代制造技術與裝備，2018（01）：164，167.