全球专业中文经管百科,由121,994位网友共同编写而成,共计436,008个条目

摩擦系数

用手机看条目

出自 MBA智库百科(https://wiki.mbalib.com/)

摩擦系数(Coefficient of Friction)

目录

什么叫摩擦系数[1]

  摩擦系数是指摩擦力与正压力的比值叫,以f表示,即
f=\frac{F}{P}

  式中  F——摩擦力,N;

      P——正压力,N。

摩擦系数的影响因素[2]

  影响摩擦系数的因素很多,主要有摩擦副材质、载荷、表面粗糙度和温度等。

  1.摩擦副材料性质

  摩擦副的摩擦系数与其材料密切相关。互溶性差的金属摩擦副的摩擦系数较小,一般不易粘着,例如铜与镍部分互溶,铜与钼则无互溶。

  2.载荷

  摩擦副的摩擦系数随载荷的增加而降低,这是因为实际接触面积比载荷增加得慢。对于有的非金属材料,时间对它的摩擦系数也有影响,如酚醛塑料,见表1所列。

表1 酚醛塑料的摩擦系数与载荷的关系

试验条件时间/min
转速/(r/min)载荷/N510152025303540
摩擦系数f
800380.060.06O.06O.060.040.040.040.03
136O.11O.110.070.070.050.050.030.03
3180.040.040.030.030.02O.020.02O.02

  注:试验是在室温、水润滑条件下,在环一块试验机上进行的。

  3.滑动速度

  在不同工况和材料条件下,滑动速度对于摩擦系数影响是不同的。

  有些材料随着滑动速度提高,其摩擦系数基本不变,例如石墨材料对温度不敏感,其摩擦系数几乎与滑动速度无关;有些摩擦副的摩擦系数则随着滑动速度的提高而增大,如聚乙烯玻璃的摩擦。有些摩擦副的摩擦系数随滑动速度的提高而出现一最大值,但过了最大值后,又随着滑动速度的增加而降低,铸铁轧辊轧制铅材就是这种状况。有些摩擦副的摩擦系数随着滑动速度的提高反而降低,见表2所列。

表2 滑动速度与摩擦系数的关系

试样材料滑动速度v/(m/s)摩擦系数f
135O.056
3500.035
工业纯铁1400.063
3300.027
Q2351500.052
3500.023

  注:对摩件为钢环(碳的质量分数0.7%,硬度250 HB);表中数据是在8 MPa压强条件下得到的。

  4.表面粗糙度

  在弹性或弹塑性接触状况下,摩擦副干摩擦系数随表面粗糙度值的降低而降低。但在塑性接触状况下,其干摩擦系数为一定值,此时表面粗糙度对实际接触面积无多大影响。

  5.表面膜

  当摩擦副接触表面存在氧化膜、其他污染膜或软金属薄膜时,其摩擦主要发生在表面膜间。表面膜的存在使得金属粘着现象不易产生,与无膜相比,摩擦系数也较低。当然,表面膜的形成速度和膜厚对摩擦系数也有影响。

  钢-钢摩擦副接触表面的表面膜对摩擦系数的影响见表3所列。

表3 滑动速度与摩擦系数的关系

摩擦副材料摩擦系数
具有表面膜的表面大气中的洁净表面
钢-钢0.11(油酸膜)O.78
钢-钢0.16(氧化膜-油)
钢-钢0.19(硫化膜+油)
钢-钢0.27(氧化膜)
钢-钢0.32(润滑油膜)
钢-钢0.39(硫化膜)

  6.温度

  摩擦副相对运动会导致温升和材料的表面性质的改变,使摩擦系数受到影响。在某些情况下,摩擦系数可能随温度的升高先降低到一最小值然后再升高。例如在真空中的碳化硅和用二硫化钼润滑的氮化硅。另一种情况是摩擦系数随着温度的升高而增大,但到达一最大值后开始减小。例如轧制铜材以及聚乙烯、聚四氟乙烯、尼龙等聚合物对钢,无氧化膜的铁对铸铁,钴对不锈钢的摩擦系数也有上述类似的规律。一般固体的干摩擦系数大多数都随温度升高而降低。

  温度升高可能引起金属相变,产生晶体结构改变,从而影响摩擦系数。例如,灰锡(菱形晶格)向白锡(体心立方)转变时的相变温度为13.2℃,如在锡中加入铜、铝等合金元素,就会改变锡的相变温度。在相变温度以下,摩擦系数较高,在相变温度以上,则摩擦系数较低。

摩擦系数的测量[3]

  摩擦系数大小是表示摩擦材料特性的主要参数之一。摩擦系数f分为静摩擦系数fa和动摩擦系数fk(一般直接用f表示)。一般情况下测定动摩擦数比较困难,如高真空、高压等条件下的摩擦只测定静摩擦系数。

  1.静摩擦系数的测定方法

  当测定材料在一定配对条件下的静摩擦系数时,最简单的方法是倾斜法和牵引法。

  1)倾斜法

  把被测物体放在对偶材料的斜面上(图1),逐渐增大斜面倾斜度,当被测物体开始滑动时其斜面的倾斜角θ即为摩擦角,静摩擦数为fa = tanθ
Image:倾斜法则测定摩擦角.jpg

  2)牵引法

  把重量为形的被测物体放在如图2所示的对偶材料B的平面上。电动机通过蜗轮蜗杆减速缓慢地带动齿轮齿条机构,使对偶材料B平稳且缓慢向左移动,在摩擦力作用下,物体也随之移动并拉伸弹簧当弹簧拉伸一定程度时,被测物体和B发生相对移动,此时应变梁上应变片的应变量通过仪表反映出的最大力F,即为静摩擦力。静摩擦系数f_a=\frac{F}{W}
Image:牵引法测定摩擦力.jpg

  2.动摩擦系数的测定法

  常用测量连续摩擦时的摩擦力变化来求得摩擦系数,主要测量方法如下:

  1)重力平衡法

  Amsler机或MM-200试验机上所采用的就是此法,如图3所示。载荷形通过上试件1加到下试件2上。下试件旋转,上试件固定。摩擦副之间没有摩擦时,平衡砝码杆处于铅垂位置。有摩擦时,平衡砝码杆通过齿轮测力机构产生一定的偏摆,摆角的大小从刻尺6上读出摩擦力矩。由此摩擦力矩可以换算出试件上的摩擦力。

  2)弹簧力平衡法

  如图4所示。当下试件4转动时,由于摩擦,上试件将会有沿着F方向运动的趋势,从而使弹簧3变形。通过测量弹簧的变形,可计算出摩擦力的大小。用杠杆加砝码的方法来代替弹簧来测摩擦力(或力矩),也在许多试验机上应用,如Timkeh型试验机上的测量机构。
Image:动摩擦系数的测定法.jpg

  3)电测法

  把压力传感器附加到测力元件上,将摩擦力(或力矩)转换成电量(电信号),输入到测量和记录仪上,自动记录下摩擦过程中摩擦力的变化。这种方法目前已普遍得到应用。

  通过上述三种方法得到摩擦力,再由摩擦力与法向载荷间接求得摩擦系数。

参考文献

  1. 刘文,王兴珍编著.第二章 轧钢生产基础知识 轧钢生产基础知识问答.冶金工业出版社,2012.02.
  2. 刘正林主编.3 金属的摩擦 摩擦学原理.高等教育出版社,2009.02.
  3. 刘正林主编.7 摩擦磨损试验和测试分析技术 摩擦学原理.高等教育出版社,2009.02.
本条目对我有帮助32
MBA智库APP

扫一扫,下载MBA智库APP

分享到:
  如果您认为本条目还有待完善,需要补充新内容或修改错误内容,请编辑条目投诉举报

本条目由以下用户参与贡献

连晓雾.

评论(共0条)

提示:评论内容为网友针对条目"摩擦系数"展开的讨论,与本站观点立场无关。

发表评论请文明上网,理性发言并遵守有关规定。

打开APP

以上内容根据网友推荐自动排序生成

下载APP

闽公网安备 35020302032707号