机械设备运转中的摩擦问题分析

梁秀娟

（广东海洋大学，广东湛江 524008）

0 引言

任何事物在运动的过程中都会产生摩擦，人们所生活的环境是离不开摩擦的，但是摩擦所产生的影响是双面的，也会产生一些危害，比如一些零部件的磨损、变速箱温度过高等情况。在机械设备设计的过程中，如果能够充分考虑到关于机械润滑的问题，操作者能充分利用润滑系统的优势，善于发现润滑系统的作用，不仅能有效保证设备有良好的运转情况，还能有效延长设备的使用寿命。

我国的机械行业在进行零部件设计的过程中，对于零部件使用的材质以及表面的粗糙程度等因素非常重视，但是在润滑方面的认识程度却远远不够，而润滑在我国大机械化这样的情况下作用是非常巨大的。在一些发达国家，破损和摩擦问题非常受重视，在进行产品制造和选择时，对于产品的材质、产生摩擦的材料、产品的表面粗糙程度、使用润滑油的种类以及润滑方式等问题，都要进行细致的分析与研究。发达国家在研究润滑油的过程中，对润滑与强度问题同等重视，甚至在同一个设备中对于不同的摩擦表面要采取不同的润滑方式，目的就是为了能够更好地达到润滑效果。这种方式是值得考虑与研究的。

1 在设计摩擦的过程中应该注意的问题

1.1 油膜的厚度和表面粗糙程度之间的关系

当润滑剂处在相互作用的润滑副之间时，其中往往会有一层油膜出现，这种油膜的薄厚程度是由摩擦副的载荷、速度以及润滑剂的黏度所决定的，如果润滑油的黏度较低，摩擦副表面的相对载荷所能形成的油膜厚度就较小；反之，如果润滑油的黏度较高，那么摩擦副表面的油膜厚度就会变大。如果物体表面的最大摩擦的程度小于油膜厚度，摩擦副两个表面就不能直接接触，其所产生的摩擦只是润滑剂的分子之间的摩擦，这时摩擦系数就相对较小，就会有效减小摩擦产生破损的情况。相反，如果油膜的厚度小于物体表面粗糙度的最大程度，就会加大机械零件的破损程度，导致物体的表面温度逐渐上升，而温度的上升就很容易产生接触面胶合的严重后果。

润滑油有不同的标号，标号不同其产生的润滑程度就有所差别，黏度低的润滑油产生的油膜比较薄，而黏度高的润滑油产生的油膜厚度较大。但是黏度高的润滑油也有其缺点，即润滑油没有很好的流动性，摩擦面产生的热量就不容易散发出去，这在一定程度上会阻碍设备的正常运转，加快设备的损坏和报废速度。所以，在机械设备运作之前，一定要好好地计算油膜的厚度，选择适合表面粗糙程度的润滑油，这样才能提高生产效率、增加设备的使用时间。

1.2 设计高、低副机构时需要注意的问题

点、线共同接触的高副机构，其接触面产生的黏度以及其弹性变形是润滑问题的两个极其突出的特点。想要计算油膜的薄厚程度，首先就要对黏度系数和弹性系数进行细致的计算，然后要在弹性流体润滑图中找到其所在的对应点，再根据它所在的区域进行进一步的细致运算。只有对其进行准确的计算，才能更好地了解和使用润滑油，有利于选择适合的润滑油。

对于面接触的低副机构来讲，可以根据流体润滑油膜产生的压力的形成方式，将其分为静压润滑以及动压润滑两种类型。

流体静压润滑所依靠的是外部提供的、带有压力的流体以及产生在平衡以外的流体送到摩擦面之间的，而且其形成的压力油膜会把两个表面进行分离而且承受一定程度的载荷。在流体动压润滑的启动和停止的时候，流体静压润滑并不能形成润滑膜的弊端，但是其产生的结构相当复杂多样，不仅需要花费高额的成本，而且还需要配置压力油所需要的供油系统，这种情况主要适用于大型的精密设备。

流体动压润滑主要依靠的就是两个表面之间所做的相对运动，这时就需要减小两种物体之间的摩擦力，从而减小其损伤的程度。所以在使用的过程中，要把具有一定黏度的润滑剂放入产生摩擦的表面，并且建立润滑油油膜，将相互摩擦的两个表面分离，而且能够承受一定程度的载荷。流体动压润滑要发挥作用，一定要有有效的条件来支撑：一是产生润滑的表面要有相对运动的速度，其速度要与产生的摩擦相适应，不宜过快、也不能过慢；二是还要能形成收敛的间隙，在设备的运行过程中，设备能够完成由静到动和由动变静，这种变化如果发生在相对较短的时间内，其产生的相对运动速度是比较低的，不利于油膜的正常形成。如果油膜的厚度与设备的摩擦不相匹配，就会加大设备的磨损，这是其不足之处。

1.3 润滑油的清洁程度

清洁程度也是润滑油的一个重要参数。在选择润滑油时一定要选择高质量的润滑油，而且在设备使用的规范条例中要明确指出润滑油需要更换的时间以及使用期限。在选择润滑油时，不仅要注意到润滑油的优质，还要注意对油路进行及时有效的清洁。所以在油路当中也要添加适合的过滤设备，这是因为润滑油中有可能存在一些杂质，如果有硬的颗粒物进入到摩擦表面就会增加表面的摩擦程度，从而加大表面的磨损程度、加快设备的磨损度。另外，在设备运行过程中也会出现磨粒进入油中的情况，这样也会加大表面的摩擦，从而加快设备的磨损。可见，想要设备高效地运行，对油路进行过滤这一环节至关重要。

2 在实际工作中容易遇到的问题

我国的尿素厂DH-50 型压缩机，在刚刚开车的初级阶段运行状态一直不好。在进行故障处理时，排除工艺操作的问题后，在修检过程中发现，故障产生的一个原因就是没有充分发挥设备润滑系统的作用。

这个装置就是人们经常提到的稀油润滑，如果要充分发挥其作用，该装置就必须拥有高黏度、高附着力以及抗极压的性能，应该选择LTSA-32 透平油。因为它具有油膜强度高、黏度高的优势，有很强的抗擦伤能力和较大的承载能力，能与金属表面产生良好的附着能力和亲和力，而且物理、化学性能特别稳定。但是也有一些问题存在，如一些库房管理不当，产生单桶油的清洁程度不够而进水的情况，或者是在加油时没有较好地保存剩下的油，司机急于开车在使用之前没有对要使用的油桶一个一个地进行油质分析，也没有及时对使用油进行过滤。此外，还会出现机械密封不严的情况，有灰尘、水分等杂质进入润滑油，容易使油发生乳化变坏的情况，也会降低其黏度和抗极压性能，加剧其碳化现象。润滑油如果长期处于高温的状态，就会产生碳化油污以及杂种的沉积的现象，这样会加剧摩擦副之间的磨损。

发现这些问题之后，相应部门加强了对润滑油库存的管理，也提高了对过滤器的重视。过滤器的精过滤化大大加强，油冷却器中的传热降温系统也得到了大大改善。在各方面予以重视之后，设备的运转状态得到了极大改善：①油温发生了改变，从原来的53 ℃下降到44～45 ℃；②油路得到了改善，变得更加畅通，油变质的概率也大大减小，耗油量也大大缩减；③大修的次数也明显减少，从原来的每季度大约一次变成了每年一次。这些改善在设备运行速度以及节约能源方面也有所体现。

3 结束语

通过以上研究发现，在设备的检查过程中，一定要充分考虑到设备的摩擦问题，充分认识摩擦问题，将润滑油与材料强度放在同样重要的地位。只有将摩擦学理论进行细致的研究并利用好其技术，才能使我国的设备技术在日益激烈的全球化竞争中占据优势，才能提高产品的竞争力，给企业带来可观的效益，从而促进我国经济水平的增长和制造业的进一步发展壮大。