滑動摩擦係數

滑動摩擦力的大小和彼此接觸物體的相互間的正壓力成正比：即f=μN，其中μ為比例常數叫“滑動摩擦係數”，它是一個沒有單位的數值。滑動摩擦係數與接觸物體的材料、表面光滑程度、乾濕程度、表面溫度、相對運動速度等都有關係。從總個公式看來，滑動摩擦力對於兩個給定的表面，和接觸表面面積無關。此外，滑動摩擦係數隨晶格常數增大而降低，隨原子質量減小而減小。

計算分析

摩擦係數與垂直載荷關係圖

為預測和控制摩擦過程，通過分析界面原子在界面勢能場激勵下的熱振動，建立了基於摩擦界面熱力耦合過程的滑動摩擦係數計算模型。計算分析表明：滑動摩擦係數隨相對滑動速度增大而增大；當摩擦界面實際接觸面積與載荷呈線性關係時，滑動摩擦係數與接觸面積無關；當實際接觸面積接近名義接觸面積時，滑動摩擦係數隨載荷的增加而減小（見右圖）；此外，滑動摩擦係數隨晶格常數增大而降低，隨原子質量減小而減小。

滑動摩擦係數表

滑動摩擦係數

常用材料摩擦係數

摩擦副材料 摩 擦 系 數 μ

鋼-鋼 0.15* 0.1-0.12*

0.1 0.05-0.1

鋼-軟鋼 0.2 0.1-0.2

鋼-不淬火的T8 0.15 0.03

鋼-鑄鐵 0.2-0.3* 0.05-0.15

0.16-0.18

鋼-黃銅 0.19 0.03

鋼-青銅 0.15-0.18 0.1-0.15*

0.07

鋼-鋁 0.17 0.02

鋼-軸承合金 0.2 0.04

鋼-夾布膠木 0.22 -

鋼-鋼紙 0.22 -

鋼-冰 0.027* -

0.014

石棉基材料-鑄鐵或鋼 0.25-0.40 0.08-0.12

皮革-鑄鐵或鋼 0.30-0.50 0.12-0.15

材料(硬木)-鑄鐵或鋼 0.20-0.35 0.12-0.16

軟木-鑄鐵或鋼 0.30-0.50 0.15-0.25

鋼紙-鑄鐵或鋼 0.30-0.50 0.12-0.17

毛氈-鑄鐵或鋼 0.22 0.18

軟鋼-鑄鐵 0.2*,0.18 0.05-0.15

軟鋼-青銅 0.2*,0.18 0.07-0.15

鑄鐵-鑄鐵 0.15 0.15-0.16

0.07-0.12

鑄鐵-青銅 0.28* 0.16*

0.15-0.21 0.07-0.15

鑄鐵-皮革 0.55*,0.28 0.15*,0.12

鑄鐵-橡皮 0.8 0.5

皮革-木料 0.4-0.5* -

0.03-0.05

銅-T8鋼 0.15 0.03

銅-銅 0.20 -

黃銅-不淬火的T8鋼 0.19 0.03

黃銅-淬火的T8鋼 0.14 0.02

黃銅-黃銅 0.17 0.02

黃銅-鋼 0.30 0.02

黃銅-硬橡膠 0.25 -

黃銅-石板 0.25 -

黃銅-絕緣物 0.27 -

青銅-不淬火的T8鋼 0.16 -

青銅-黃銅 0.16 -

青銅-青銅 0.15-0.20 0.04-0.10

青銅-鋼 0.16 -

青銅-夾布膠木 0.23 -

青銅-鋼紙 0.24 -

青銅-樹脂 0.21 -

青銅-硬橡膠 0.36 -

青銅-石板 0.33 -

青銅-絕緣物 0.26 -

鋁-不淬火的T8鋼 0.18 0.03

鋁-淬火的T8鋼 0.17 0.02

鋁-黃銅 0.27 0.02

鋁-青銅 0.22 -

鋁-鋼 0.30 0.02

鋁-夾布膠木 0.26 -

矽鋁合金-夾布膠木 0.34 -

矽鋁合金-鋼紙 0.32 -

矽鋁合金-樹脂 0.28 -

矽鋁合金-硬橡膠 0.25 -

矽鋁合金-石板 0.26 -

矽鋁合金-絕緣物 0.26 -

鋼-粉末冶金 0.35-0.55* -

木材-木材 0.4-0.6* 0.1*

0.2-0.5 0.07-0.10

麻繩-木材 0.5-0.8* -

0.5

45號淬火鋼-聚甲醛 0.46 0.016

45號淬火鋼-聚碳酸脂 0.30 0.03

45號淬火鋼-尼龍9(加 0.57 0.02

3%MoS2填充料)

45號淬火鋼-尼龍9(加 0.48 0.023

30%玻璃纖維填充物)

45號淬火鋼-尼龍1010 0.039 -

(加30%玻璃纖維填充物)

45號淬火鋼-尼龍1010 0.07 -

(加40%玻璃纖維填充物)

45號淬火鋼-氯化聚醚 0.35 0.034

45號淬火鋼-苯乙烯 0.35-0.46 0.018

-丁二烯-丙烯腈共聚

體(ABS)

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注:1.表中滑動摩擦係數是試驗數值,只能作為近似計算參考.

2.表中帶"*"者為靜摩擦係數.

各種工程用塑膠的摩擦係數

下試樣 上 試 樣(鋼) 上 試 樣(塑膠)

靜摩擦 動摩擦 靜摩擦 動摩擦

(塑膠) 係數μs 係數μk 係數μs 係數μk

聚四氟乙烯 0.10 0.05 0.04 0.04

聚全氟乙丙烯 0.25 0.18 - -

低密度聚乙烯 0.27 0.26 0.33 0.33

高密度聚乙烯 0.18 0.08-0.12 0.12 0.11

聚甲醛 0.14 0.13 - -

聚偏二氟乙烯 0.33 0.25 - -

聚碳酸酯 0.60 0.53 - -

聚苯二甲酸乙 0.29 0.28 0.27* 0.20*

二醇酯

聚醯胺(尼龍66) 0.37 0.34 0.42* 0.35*

聚三氟氯乙烯 0.45* 0.33* 0.43* 0.32*

聚氯乙烯 0.45* 0.40* 0.50* 0.40*

聚偏二氯乙烯 0.68* 0.45* 0.90* 0.52*

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注:*表示粘滑運動.

滾動係數

摩擦副材料滾動摩擦係數k,cm

淬火鋼-淬火鋼 0.001

鑄鐵-鑄鐵 0.05

木材-鋼 0.03-0.04

木材-木材 0.05-0.08

鐵或鋼質車輪-木面 0.15-0.25

鋼質車輪-鋼軌 0.05

註：表中滾動摩擦係數是試驗值，只能作近似參考。