4.2 课后习题详解
4．1 摩擦有哪几种类型，各有什么特点？
答：按摩擦界面的润滑状态，可将摩擦力分为干摩擦、边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦。由于后三种摩擦状态是加注了润滑剂之后形成的，所以，又分别称为边界润滑、流体润滑和混合润滑。
干摩擦的摩擦系数大、磨损严重，设计时应采取一定的措施尽量避免或减少摩擦。
边界摩擦时，边界膜有较好的润滑作用，但一般润滑油的边界膜强度不高，在较大压力的作用下边界膜容易破坏，而且温度增高时边界膜的强度显著降低。
流体摩擦不会发生金属表面摩损，摩擦系数小，是理想摩擦状态。
4．2 实现液体摩擦有几种方法，各有何特点？
答：实现液体摩擦有下列三种方法，其特点分别叙述如下：
（1）流体动压润滑流体动压润滑的实现可用图4-1所示的模型来说明。图中有互相倾斜的两块平板A和B，其间充满粘性流体。B板固定不动，当A板沿x方向运动时，就会将具有一定粘度的流体代入楔形间隙，形成具有一定动压力的油膜，只要外部作用于A板上的载荷不超过油膜动压力P的合力，A板就会与B板保持一定的距离不接触，形成流体摩擦。
（2）弹性流体动压润滑将这种考虑了接触区弹性变形和压力接触区润滑粘度的影响的动压润滑称为弹性动压润滑（EHL），简称为弹流润滑。
油膜厚度的大小与接触表面尺寸、形状，接触体的材料，接触体运动速度，润滑油的粘度，粘压指数以及载荷大小等诸多因素有关。
（3）流体静压润滑流体静压润滑的模型如图4-2所示。用油泵将润滑油经过节流器以所需要的压力注入被润滑表面的油室，再由油室的封油边流回油箱。油室内压力足够大时，就可以和外载荷相平衡，使两表面保持一定距离，维持流体润滑状态。
流体静压力润滑是靠外界提供具有一定压力的润滑油实现的，承载能力不受两表面的相对速度和表面粗糙度等因素影响，运动精度高。在机床，发电机等设备中应用流体静压润滑已获得满意效果。但流体静压润滑需要一个较为复杂的液压（气压）系统。造价较高，维护费用较高。
图4-1 流体动态润滑示意图
图4-2 流体静压润滑示意图
4．3 磨损有几种主要类型？
答：根据磨损机理可将磨损分为粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、冲蚀磨损及腐蚀磨损等。
（1）粘着磨损
当相对运动的两表面处于混合摩擦或边界摩擦状态，载荷较大，相对运动速度较高时，边界膜可能遭到破坏，材料会从一个表面转移到另一个表面，或离开表面成为磨粒，这种现象称为粘着磨损。
（2）磨粒磨损
摩擦副接触的两表面上的较硬的微峰及从外界进入摩擦副间的硬质颗粒会起到“磨削”作用，使摩擦副表面材料不断损失，这种磨损称为磨粒磨损。
（3）疲劳磨损
高副接触的两表面（如齿轮、滚动轴等），在接触应力（赫兹应力）的反复作用下，零件工件表面或表面下一定深度处会形成疲劳裂纹，随着裂纹的扩展与相互交换，会使表面层金属剥落，出现凹坑，这种磨损称为疲劳磨损，也称为疲劳点蚀或简称点蚀。
（4）冲蚀磨损
具有一定速度的硬质微粒冲击物体表面时，物体表面受法向力和切向力，当硬质微粒反复作用物体表面时，就会造成表面疲劳破坏，物体表面会不断损失材料，这种磨损称为冲蚀磨损。
（5）腐蚀磨损
磨损副受到空气中的酸或润滑油中残存的少量无机酸和水分子的化学或电化学作用，使摩擦副表面材料不断损失，这种磨损称为腐蚀磨损。
4．4 常用润滑剂有几类？
答：常用润滑剂可分为液体润滑剂、气体润滑剂、固体润滑剂和半固体润滑剂四大类。
液体润滑剂通常也称为润滑油，如有机油、矿物油和化学合成油；气体润滑剂如空气；固体润滑剂是一些固体粉末，例如石墨、二硫化钼（MoS2）、聚四氟乙烯（PTFE）粉末。它们的剪切强度低、摩擦系数小；润滑脂是一种半固体润滑剂。
4．5 润滑油粘度的意义是什么？粘度单位有哪几种？影响粘度的主要因素是什么？它们是如何影响粘度的？
答：粘度是润滑油的主要物理性能指标。它反映了润滑油在外力作用下抵抗剪切变形的能力，也是液体内摩擦力大小的标志。
粘度的表示方法有多种，常用的粘度单位有：
（1）动力粘度。流体的粘度
为
，叫做“帕秒”，常用
表示。若以cm、dyn和cm/s分别表示长度、外力和速度，则粘度单位为
，叫做“泊”，常用P表示。P的百分之一为cP（厘泊），换算关系为
。
（2）运动粘度。其单位是cm2/s，叫做“斯”，常用St表示，St的百分之一是cSt，叫做“厘斯”，换算关系为1m2/s＝104St＝106cSt。
（3）相对粘度。恩氏黏度是相对粘度的一种，恩氏粘度用
表示。
影响粘度的主要因素是温度和压力，润滑油的粘度随温度上升而迅速下降，而随压力的升高而增大。
4．6 润滑油及润滑脂的主要性能指标各有哪些？
答：（1）润滑油的主要性能指标除了粘度外，还有以下几个性能指标：
①油性
用油性表示润滑油在摩擦表面上的吸附性能，油性越好的润滑油吸附能力越强，它能在金属表面上形成较为牢固的吸附膜。反之，油性差的油吸附能力差。
②闪点和燃点
将润滑油加热，油样蒸气与空气混合并接近明火发生闪光时的油温称为闪点；闪光时间连续达到五秒时的油温称为燃点。机器工作温度高时，应选用燃点高的润滑油。
③凝点
润滑油冷却到不能流动的温度称为凝点。低温下工作的机器应选用凝点低的润滑油。
④极压性
润滑油中的活性分子与摩擦表面形成耐压、减磨、抗磨的化学膜的能力称为极压性。载荷大的高副接触的摩擦副间宜选用极压性好的润滑油。
⑤酸值
润滑油中含有有机酸，为中和一克润滑油中的有机酸所需的氢氧化钾的毫克数称为酸值。酸值大的润滑油对零件有腐蚀作用，选择润滑时要限制酸值。
（2）润滑脂的性能指标主要有锥入度、滴点、析油量、机械杂质、灰分、水分等。
①锥入度
锥入度是一个标准圆锥体在规定质量（150g），时间（5s）和温度（25℃）条件下沉入标准量杯内的润滑脂的深度（以0.1mm为单位来表示）。该值表示润滑脂的稠度，即润滑脂的软硬程度，也标志着润滑脂内阻力的大小和流动性的强弱。低速重载时选用锥入度小的润滑脂。
②滴点
滴点是在规定的条件下加热，当润滑脂自滴点计的小孔滴下第一个液滴时的温度。它表示润滑脂的耐热性能，是确定润滑脂最高使用温度的依据。通常润滑脂的工作温度至少比其滴点低20°C左右，工作温度高时应选用滴点高的润滑脂。