[科普中国]-摩擦锥轮

摩擦锥轮是一种应用于锻压机械、起重运输机械、减速器等机械中的机械部件。两相互接触的物体有相对运动或有相对运动趋势时在接触处产生阻力的现象,是摩擦学研究的重要内容。因摩擦而产生的阻力称为摩擦力。相互摩擦的两物体称为摩擦副。摩擦通常起有害作用，但有时又是不可缺少的。人的行走和机车的牵引能力都要依靠摩擦。在机械工程中利用摩擦做有益工作的有带传动、制动器、离合器和摩擦焊等。

简介摩擦锥轮是一种应用于锻压机械、起重运输机械、减速器等机械中的机械部件。两相互接触的物体有相对运动或有相对运动趋势时在接触处产生阻力的现象,是摩擦学研究的重要内容。因摩擦而产生的阻力称为摩擦力。相互摩擦的两物体称为摩擦副。摩擦通常起有害作用，但有时又是不可缺少的。人的行走和机车的牵引能力都要依靠摩擦。在机械工程中利用摩擦做有益工作的有带传动、制动器、离合器和摩擦焊等1。

摩擦种类摩擦的类别很多，按摩擦副的运动形式摩擦分为滑动摩擦和滚动摩擦，前者是两相互接触物体有相对滑动或有相对滑动趋势时的摩擦，后者是两相互接触物体有相对滚动或有相对滚动趋势时的摩擦；按摩擦副的运动状态摩擦分为静摩擦和动摩擦，前者是相互接触的两物体有相对运动趋势并处于静止临界状态时的摩擦，后者是相互接触的两物体越过静止临界状态而发生相对运动时的摩擦；按摩擦表面的润滑状态，摩擦可分为干摩擦、边界摩擦和流体摩擦。摩擦又可分为外摩擦和内摩擦。外摩擦是指两物体表面作相对运动时的摩擦；内摩擦是指物体内部分子间的摩擦。干摩擦和边界摩擦属外摩擦，流体摩擦属内摩擦2。

干摩擦摩擦副表面直接接触，没有润滑剂存在时的摩擦。常用库仑摩擦定律表达摩擦表面间的滑动摩擦力F、法向力N和摩擦系数f间的关系：f=F/N。钢对钢的f值在大气中约为0.15～0.20，洁净表面可达0.7～0.8。根据英国的F.P.鲍登等人的研究，极为洁净的金属（表面上的气体用加热、电子轰击等方法排除）在高真空度的实验条件下，表面接触处被咬死，f值可高达100。这种极为洁净的金属表面一旦与大气相接触便立即被污染或氧化，从而使f值显著下降2。

干摩擦特性干摩擦特性的主要摩擦理论有机械啮合理论、分子吸引理论、静电子理论以及焊合-剪切和犁削理论。最早出现的机械啮合理论认为，两个粗糙接触表面相对运动时，对偶表面上的微凸体互相啮合，摩擦力就是这些啮合点切向阻力的总和。这个理论不能解释极光滑表面间的摩擦现象。分子吸引理论认为金属分子作连续振动和扭转时,对偶表面彼此互相夺取和丢失分子,从而引起粘着-滑移现象,粘着摩擦力是由分子运动键的断裂过程所引起的。静电力理论认为金属摩擦表面间的电子流动会在接触表面上引起相反极性的电荷聚集，从而产生静电吸引力，使表面互相贴附。这个理论能够解释摩擦过程中的粘着-滑移现象,但它预示的摩擦表面间在较长时间间隔内将有电子逸出和摩擦系数因之降低的现象，尚未在实验中观察到。1950年,鲍登提出的焊合-剪切和犁削理论（简称粘着理论）认为，摩擦表面局部接触区产生的高压引起局部焊合，由此形成的粘着结点随表面的相对滑动而被剪断。此外，在滑动中较硬表面的微凸体犁削较软材料的基体而产生摩擦力。这个理论能够解释各种金属的摩擦物理现象，得到比较普遍的认可。这些理论并不互相抵触,而是互为补充。1979年,美国的徐楠朴等人提出过摩擦系数等于机械啮合摩擦系数、粘着摩擦系数、犁削摩擦系数之和1。

静摩擦的测定方法静摩擦的测定方法有倾斜法和牵引法。①倾斜法:把重力为N的欲测物体放在对偶材料的斜面上,逐渐增加斜面的倾角，测得物体开始滑动时的倾角θ(摩擦角)，由此求得摩擦系数f=tgθ。②牵引法:把重力为N的欲测物体放在对偶材料的平面上，以力P牵引,物体开始滑动时的力F就是最大的静摩擦力（此时F=P），由此求得摩擦系数f=F/N。

动摩擦可在各类型试验机上（如往复式摩擦磨损试验机、旋转圆盘-销式摩擦磨损试验机和四球式摩擦试验机）测定，为此在试验机上装设测定摩擦力或摩擦力矩的机构，先测出摩擦力，而后换算出摩擦系数。常见的测量方法有杠杆法、弹簧法和电测法等。测定时需要确保清洁，否则会影响所测的摩擦力1。

边界摩擦和流体摩擦边界润滑状态下的摩擦称为边界摩擦。边界摩擦系数低于干摩擦系数。边界摩擦状态下的摩擦系数只取决于摩擦界面的性质和边界膜的结构形式，而与润滑剂的粘度无关。流体润滑状态下的摩擦称为流体摩擦。这种摩擦是流体粘性引起的。其摩擦系数较干摩擦和边界摩擦为低1。

摩擦锥轮式离合器一种用于农用水井钻机上的锥轮涨压式摩擦离合器的改进设计。利用安装在传动轴端部的左右离合板分别与安装在支架上的定向轴和操纵杆相连接，扳动操纵杆可使左右离合板推动离合器动盘实施分离。解决了传统技术的结构复杂工艺难度高等问题。具有结构简单、制造成本低、使用维护方便等特点，可广泛使用于各种规格的农用水井钻机和小型动力机具的动力输入端2。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学