国家标准(GBT3960-2016 )曾对 摩擦 学给出的定义为:关于作相对运动的 相互作用表面的理论与实践的一门科学技术。也 就是说, 摩擦 学是研究物体相 互作用表面间的 摩擦 、 磨损 、润滑的一门科学技术 。所谓 “相互作用",首先是指 力的传递。此外还包括物理的、化学的、材料等各个层次的相互作 用。 摩擦 是客 观存在的现象,理论上不可消除,人们力图有效利用和 控制这种现象;材料 经 摩擦 而 磨损 是一个必然的结果,而润滑科学技术则是减轻 摩擦 ,降 低 磨损 的一 种有效手段。
摩擦 及 磨损 并非材料本身内在的性能,而是在某种特定情况下,受许多因数影 响的一种系统特性。其定量表征即 摩擦 因数和 磨损 速率的测定, 受制约于下列基 本因素。
(1) 摩擦 学系统的 “结构",即组成 摩擦 学系统材料的成分及其相关性质。
(2)工况条件,即发生 摩擦 时的情况,它包括载荷(或应 力)情况,运动(学)情 况,温度及时间等。
(3) 摩擦 学系统中各组分间发生的相互作用情况。
摩擦 学系统及其主要影响作用因素在图5-1作了比较完整地描述。 摩擦 学 的内含非常丰富,涉及范围极为宽广,名词术语的统一就很重要,可参见有关文献。 这里仅就其中两个最重要的进行讨论。
(1) 摩擦 是指两个相互接触的物体在外力作用下发生相对运动(或具有相对 运动趋势,静 摩擦 )时,在其界面上存在的切向阻抗现象。
(2) 磨损 是指伴随 摩擦 过程导致的两个相互接触 的物体之间接触表面上材料
的损耗。
下面将分别对 摩擦 与 磨损 进行说明。
摩擦的类别
(1)根据接触界面上的润滑状况,将 摩擦 通常分为干 摩擦 、流体 摩擦 、边界摩
擦三种。
①干 摩擦 ,即 摩擦 界面上没有任何外加的润滑物质的 摩擦 ,是指无 润滑状态 下的 摩擦 ,即当接触界面不存在任何第三者介质(如油、氧、水分子等)时的 摩擦 。 这种理想状态实际上下并不存在,人们通常是把大气环境下的无润滑 摩擦 当作干 摩擦 。
②流体 摩擦 ,通常与干 摩擦 相对照,当相对运动的两物体界面被流体(气 体或液体)隔开时的 摩擦 。
③边界 摩擦 是指 摩擦 界面有一层极薄的润滑膜(厚度约为0.01μ m 以下)时 的 摩擦 。
另外,有人将干 摩擦 中专门分出一类称为物理干 摩擦 ,指两相对 滑动 表面上都 没有其他介质的 摩擦 ;这时,两表面都是纯净表面;在这种状态下,固体表面 的物 理、化学性质直接起作用,是最基本的一种 摩擦 ,许多研究都以这类 摩擦 为对象,提 出的摩擦模型与机理是以此为根据的。其他一些两 可的摩擦形式如半干摩擦、半 液体 摩擦 等在这里不再详述。
(2)按运动状态 摩擦 可以分为动 摩擦 和静 摩擦 。动 摩擦 是指发生宏观相对运 动的 摩擦 ;而静 摩擦 是指当一个物体沿着另一物体表面有相对运动趋势时的 摩擦 。 通常动 摩擦 应用较多,而静 摩擦 有时候也很重要。
其中动 摩擦 又可分为 滑动摩擦 和滚动 摩擦 。物体接触表面相对 滑动 时的 摩擦 为 滑动摩擦 ;而滚动 摩擦 是指物体沿接触表面滚动时的 摩擦 。
(3)按 摩擦 发生的部位 摩擦 可以分为外 摩擦 和内 摩 擦 。
由于动 摩擦 过程的重要性,本书主要讨论高分 子材料的动 摩擦 行为。
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