[机械模具数控自动化专业毕业设计外文文献及翻译]【期刊】摩擦和磨损机制研究进展-中文翻译

摩擦和磨损机制研究进展 F.T.巴恩韦尔 * 本文综述认为关于磨损的机制，可以从最近的调查中和工程实践情况下得出，代表性的操作机器元件的运作推论。讨论的主题是粒子分析，表面纹理效果，应激系统，散热效果好，耐磨的化学方面，和 EHD 效应。 关键词：摩擦，磨损，机械零件，文献综述 在最近阅读的一篇文章中，作者指出了颗粒分析对金属的磨损研究中的贡献，并指出疲劳行为类型的重要性，当中尤为显著的贡献是关于通常在低磨损率的条件所产生的薄盘颗粒。而围绕磨损过程我们得到的结果仍然存在很多疑问，特别是某种形式的磨损下一些粒子类型特征的形成。 大部分工作都在人工实验室条件下进行，例如在惰性气氛环境下。 摘要的目的是考虑用什么推论的机制可以从最近的研究中的 机械零件来 代表工程环境。 由于多数的 机械零件 都受到摩擦和磨损，和实践中的负载组合，速度，润滑剂和在工程中遇到的材料，一些系统的分类和合理的处理是必要的。一个很典型的划分方式是根据运动副的类型，高副对工作台正面和降低对正形。就目前而言由较低的滑动轴承组成的流体动力润滑提供最小的磨损，而较高的啮合双齿轮、滚动接触轴承， 凸轮及从动件 ，火车车轮等，它们也遭受各种各样的摩损现象。为了研究磨损我们在正常磨损范围进行进一步的研究。 这种分类是基于几何因素确定应力分布。在实际应用中的速度对摩擦环境有巨大的影响还有一些磨损参数如大家熟悉的 N/P 可以在不同的情况分开对待。对润滑本文说了三个方法： 方法一（范围）：不使用实质性的润滑剂在压力产生的表面和摩擦分离的磨损表面的性质来确定其与润滑剂的反应。 方法二（过渡性或混合）：相对运动相互作用表面不足以生成所需的水动力作用，对他们完全分离但一些有益的效果体验。有利的磨损可以提高整合表面纹理结构从而增强润滑作用。 方法三（全片幅）：润滑剂膜是通过使相互作用表面完全分离从而进行全面保护。通常情况下，磨料粘结磨损会不会发生与“点蚀”的发生率都会大大降低。 图 1 是磨盘的沿边运动从一个区域增加到三个区域速度由摩擦的值表示。 图 1 润滑机制 颗粒分析 取样 用铁谱技术进行颗粒分析对磨损机理的研究表明 ,认为磨损机理的本质体现在磨损颗粒的去除过程 ，虽然实质上还没有完整的研究证明磨损机理。研究存在的一个困难是在实验室中研究的磨损颗粒可以发生形体上的改变。例如仍然在相互作用之间的小颗粒在空间机构的作用下被压扁或卷成不同的形态从而形成不同的形体，无数小颗粒也可能附着在一起以形成更大的聚集体或大颗粒有可能会通过细分的分析装置。 分层 通过铁谱发现一个显著的现象是当机器没有明显的磨损操作时薄片状颗粒的扩散。在一些齿轮台架试验时多达一百万的粒子已经计数在 200 厘米体积的润滑剂上。这些颗粒一般都薄，长度：厚度比 10： 1 和长度：宽度比 2： 1。虽然有本较大的颗粒但大部分颗粒是 2 微米厚。根据徐的理论很可能这些颗粒是按照层磨损产生的。安德森所示的许多类型的磨损 粒子。 齿轮磨损 齿轮疲劳掉落的颗粒具有光滑的表面和长：宽比 6： 1 和主尺寸：厚度比 5： 1。颗粒在大量产生，从三到五倍之多的“无磨损”相，并且可以至少十倍大。 亚罗和加德报道监测的对象是大量的直升机齿轮箱。他们观察磨损颗粒在 50/微米大和0.25-0.5 微米厚，从中看到了微点蚀齿轮（图 2），然而，扫描电子显微镜齿轮面啮合磨损本身（图 3），显示出来的破损图片可能是来自较大的片晶，但微凹陷的发生表明包含一个厚实的粒子应该形成至少一个断裂面。没有这样的颗粒就可以确定，他们可能是已经形成后受损。 图 2“微孔蚀”颗粒 图 3 一个“微点”齿轮表面 旋转颗粒保存 通过铁谱分析他们通过蠕动泵作用橡胶管进行样本颗粒的机械降解。样品仔细稀释，有时必要确保一个铁谱片的入口区域使不能分析的不可能沉积颗粒不那么拥挤。这俩个因素导致了旋转颗粒保存的发展。如图 4 所示。 图 4 旋转颗粒存储的操作 操作如下： 滑块约 30 平方毫米，由纯玻璃或合成聚合物制成被固定在工作橡胶吸密封装置上。工作台可绕一垂直轴做变速旋转运动。滑动位置的固定由柱塞式 德隆 垫装置提供方便。 两个同心的筒状永久磁铁集中安装在工作台内的垂直轴上。样品流体的测量体积（通常 1 厘米 3）在中心沉积以受控的方式控制滑块在 70 转 /分同时旋转向外沉积的样品流和微粒系列同心沉积在滑动环内。 当沉积完成时，溶剂供给到滑动用洗涤吸移管而该表是在 150 转 /分转动。洗涤过程的完成是当表静止时通过存在溶剂的透明膜来表示的。 滑动是在干燥的情况下以 200r/min 旋转的。一般需要准备总体时间为十分钟。 滑动通过拉动真空密封件中的标记物件使他弯曲。 颗粒沉积在其对应的三个环到磁通边缘的圆柱形磁铁上。颗粒的完整尺寸范围由内环中存储的样本表示。沉积在中间环上的颗粒范围在 1 至 20 克大小，较小尺寸的颗粒（ 10/微米）附着到外环上。 图五是从一个在煤矿传输齿轮上截取的油的样品中衍生显示的两种类型的颗粒，是切割用耐磨螺旋的高应力片晶，轴承钢螺旋的非合金片晶。颗粒的鉴定认为合理的采取跟换间隔可以保证没有生产损失。 一种简单、快速、可靠的定量粒子浓度的测定方法已被开发出来。 碎片测试仪 一个简化的方法，为评估磨损率收集碎片开发的燃气涡轮发动机和变速箱，已经在采矿业由摩和亚德利对铁谱评估。碎片测试器最初被开发使用涡流原理工作来量化收集在磁性芯片检测物质的量。在调查中提到，每周从齿轮箱 60 毫升油样品中，取 2 ml 样品被吸引并沉积在烧杯中。分散剂的量，例如汽油，加入并混合后，烧杯的内容物通过 5 微米微孔过滤。过滤器除去，干燥并放置在碎片测试仪上得到的读数是线性正比于铁类材料的量。 磨损表面纹理效果：可塑性比 表面质地的物理性能干或润滑会导致相互作用平面平滑滑动或严重磨损。需要注意的一点是，在通常做法的范围内，从光滑滑动到严重磨损的过渡是力的独立表面作用的但是非常依赖表面纹理的性质。 有多种方式可以定义表面纹理和材料性能之间的关系，最广泛使用的是“塑性指数 。格林伍德和威廉姆森提出的索引是： =E /H /r1/2 其中 H 是硬度， 是凹凸高度分布的标准偏差 r 是凹凸的平均半径。从弹性至塑性变形的过渡发生在 0.6-1.0 塑性指数的值。对于低于 0.6 塑性流动值将是最不可能的，上述1.0 塑性流动将发生在看似很小的压力的情况下。只有 0.6 和 1.0 之间的值是随机变化的。 E之间和 H 的关系可以限制应变的基础上可以理解 ;在可以承受的不塑性变形的应变下 E的值越低 / H 越大（使用对氧化膜的损伤的后果的风险）因此较大的可以在不损坏被接受的凹凸。 术语（ /r） 1/2表示的系数附加到凹凸的高度，已被考虑粗糙的横向分散。 怀特豪斯和阿查德重新定义塑性指数如下： =0.6E /H（ /L) 图 5 通过旋转颗粒存款准备出切割用耐磨螺旋和高应力片晶样品 巴维尔 - 摩擦和磨损机理 其中 L 是表面的自相关距离。 由于林伍德和威廉姆与怀特豪斯用阿查德指数对所需的数据计算不容易获得结果，然而用米基奇提出的塑性指数形式可以进行计算： = H/(E tan ) 表示表明微凸体的平行斜度。当这个参数的值 3，表面的微凸体变形这通常会伴随着严重的磨损。怀特豪斯指出惯例 RMS 手写笔读数来表示表面质量的不足，因为在制造过程中即使改变塑性指数，粗糙高度保持不变。手写笔读数的数值分析的摩擦学的重要参数在自相关的三分函数。这开辟了摩擦学显著表面纹理参数的施工图。 应力系统 点蚀类故障 一般疲劳失效尤其是点蚀类现象可以表示为随机现象威布尔的关系。失效的频率可以绘制威布尔图在图上的负荷强度变化可以得到所要求的可靠性。另外在预定操作维护间隔时间（有可能的实施临界点）可以作调整。 膜厚比（ =h/（ 12+ 22）应在根据操作的所要求的范围内可靠性为 2-5。 润滑剂对点腐蚀类型的影响取决于粘度 -压力和粘度 -温度特性和少量水的存在也会因为氢蚀导致过早的疲劳失效。 平板状粒子的形成 在曲线铁路轨道上车轮与铁轨之间的高切向力导致产生的板状粒子在宏观尺度上和一些由铁谱确定的薄片晶的产生是同类型的过程，但有一个不同是作用于个体凹凸接触的规模。 如果每个凹凸相互作用可以视为一个赫兹接触带塑性屈服表面就会适用于米塞斯 - 亨基标准（变形的每单位体积的应变能）这由下式给出： J = q2xy + q2zx + 1/6(fx-fy)2 + (fy-fz)2 +(fz-fx)2 用后缀表示平面其中 q=剪切应力和 F =在方向上的应力直接用后缀表示 ,塑料收益率 J=Y/ 3 其中 Y =单轴拉伸屈服应力。 在纯压缩负荷下的最大剪切应力的中心线上随切向力增加发生良好的接触，最大的 J 点移向接触的后缘并接近表面。图 6，根据汉密尔顿的研究，画出了用于