橡塑滑动摩擦磨损试验仪基本概念与理论

国家标准(GBT3960-2016)曾对摩擦学给出的定义为：关于作相对运动的相互作用表面的理论与实践的一门科学技术。也就是说，摩擦学是研究物体相互作用表面间的摩擦、磨损、润滑的一门科学技术。所谓“相互作用",首先是指力的传递。此外还包括物理的、化学的、材料等各个层次的相互作用。摩擦是客观存在的现象，理论上不可消除，人们力图有效利用和控制这种现象；材料经摩擦而磨损是一个必然的结果，而润滑科学技术则是减轻摩擦，降低磨损的一种有效手段。

摩擦及磨损并非材料本身内在的性能，而是在某种特定情况下，受许多因数影响的一种系统特性。其定量表征即摩擦因数和磨损速率的测定，受制约于下列基本因素。

(1)摩擦学系统的“结构",即组成摩擦学系统材料的成分及其相关性质。

(2)工况条件，即发生摩擦时的情况，它包括载荷(或应力)情况，运动(学)情况，温度及时间等。

(3)摩擦学系统中各组分间发生的相互作用情况。

摩擦学系统及其主要影响作用因素在图5-1作了比较完整地描述。摩擦学的内含非常丰富，涉及范围极为宽广，名词术语的统一就很重要，可参见有关文献。这里仅就其中两个最重要的进行讨论。

(1)摩擦是指两个相互接触的物体在外力作用下发生相对运动(或具有相对运动趋势，静摩擦)时，在其界面上存在的切向阻抗现象。

(2)磨损是指伴随摩擦过程导致的两个相互接触的物体之间接触表面上材料

的损耗。

下面将分别对摩擦与磨损进行说明。

摩擦的类别

(1)根据接触界面上的润滑状况，将摩擦通常分为干摩擦、流体摩擦、边界摩

擦三种。

①干摩擦，即摩擦界面上没有任何外加的润滑物质的摩擦，是指无润滑状态下的摩擦，即当接触界面不存在任何第三者介质(如油、氧、水分子等)时的摩擦。这种理想状态实际上下并不存在，人们通常是把大气环境下的无润滑摩擦当作干摩擦。

②流体摩擦，通常与干摩擦相对照，当相对运动的两物体界面被流体(气体或液体)隔开时的摩擦。

③边界摩擦是指摩擦界面有一层极薄的润滑膜(厚度约为0.01μm以下)时的摩擦。

另外，有人将干摩擦中专门分出一类称为物理干摩擦，指两相对滑动表面上都没有其他介质的摩擦；这时，两表面都是纯净表面；在这种状态下，固体表面的物理、化学性质直接起作用，是最基本的一种摩擦，许多研究都以这类摩擦为对象，提出的摩擦模型与机理是以此为根据的。其他一些两可的摩擦形式如半干摩擦、半液体摩擦等在这里不再详述。

(2)按运动状态摩擦可以分为动摩擦和静摩擦。动摩擦是指发生宏观相对运动的摩擦；而静摩擦是指当一个物体沿着另一物体表面有相对运动趋势时的摩擦。通常动摩擦应用较多，而静摩擦有时候也很重要。

其中动摩擦又可分为滑动摩擦和滚动摩擦。物体接触表面相对滑动时的摩擦为滑动摩擦；而滚动摩擦是指物体沿接触表面滚动时的摩擦。

(3)按摩擦发生的部位摩擦可以分为外摩擦和内摩擦。

由于动摩擦过程的重要性，本书主要讨论高分子材料的动摩擦行为。