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基本概念：切向力及摩擦理论研究

2023-06-28 理论教育版权反馈

【摘要】：切向力是克服摩擦的力，因此又称为摩擦力，表示与移动方向平行的阻力。两个物质的表面覆盖有氧化膜和吸附的润滑膜，公式（9.2）中的物质剪切强度实际上为润滑膜的剪切强度。图9-1 边界润滑摩擦面概略图②密封作用：在气缸壁表面与活塞环之间形成油膜，起润滑作用的同时防止气缸内的高压气体泄漏到曲轴箱内。

1.摩擦

在固体表面上部放置另一固体，并要移动此物体，需要相对于垂直力（固定重量）的切线方向的作用力（切向力、摩擦力、剪切力）。这里相对于垂直力W的切向力R之间的比值称为动态摩擦系数，简要称为摩擦系数f。

切向力是克服摩擦的力，因此又称为摩擦力，表示与移动方向平行的阻力。摩擦力分为为了开始滑动的切线方向的作用力“静态摩擦力”，以及为了保持滑动的切线方向的作用力“动态摩擦力”。动态摩擦力小于静态摩擦力，与滑动速度无关。

固体摩擦产生的原因方面有粗糙假设和黏附假设。

①粗糙假设：接触表面的凹凸面相互咬合，克服此咬合状态的力（阻力）即为摩擦力。

②黏附假设：实际的接触面积比外观上的接触面积小得多。实际接触面的凹凸面在摩擦所用下一旦超出弹性变形界限，会发生永久变形并变成软质，当因持续摩擦温度升高达到金属熔点时，两个金属表面会黏附，分离此黏附分子的力（剪切力、剪应力）即为摩擦力。

物质的屈服应力σ_m定义为垂直力F_n除以实际接触面积A_r的值。

另外，两个固体表面之间的切线运动所需的切线方向的力F_t为实际接触面积A_r与物质的剪切强度τ_m之乘积。

F_t=A_rτ_m

因此，摩擦系数f的计算公式为

物质之间接触的摩擦力受到软质物质性质的支配。边界润滑摩擦面的概略图如图9-1所示。两个物质的表面覆盖有氧化膜和吸附的润滑膜，公式（9.2）中的物质剪切强度实际上为润滑膜的剪切强度。

2.润滑的目的

润滑的作用如下：

①润滑作用：在摩擦部位形成油膜，分离摩擦面，以防止因摩擦造成的磨损或黏附，尽可能减少输出功率损失，增加发动机的寿命。

图9-1 边界润滑摩擦面概略图

②密封作用：在气缸壁表面与活塞环之间形成油膜，起润滑作用的同时防止气缸内的高压气体泄漏到曲轴箱内。

③冷却作用：吸收摩擦热，以冷却运动部分表面温度。

④清洁作用：通过润滑油的流动带走运动部分因磨损产生的金属粉末、碳化物或灰尘等异物，以此清洁运动部分。

⑤防腐蚀作用：防止金属表面因接触空气、水分、腐蚀性气体等而发生腐蚀。