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干摩擦及原油润滑条件下丁腈橡胶-钢摩擦副的磨损机理研究
摘要
本文对干摩擦及原油润滑条件下的丁腈橡胶-钢摩擦副的磨损机理进行了探究。通过实验和理论分析，得出了不同条件下摩擦副的磨损规律，并对磨损机理进行了解释。实验结果表明，在原油润滑条件下，摩擦副的磨损与干摩擦相比明显减少，得出了原油润滑条件下丁腈橡胶-钢摩擦副的最佳工作条件。
关键词：丁腈橡胶；钢；磨损机理；干摩擦；原油润滑
1.引言
丁腈橡胶是一种常用的弹性材料，在工业生产中广泛应用。它的耐磨性和化学稳定性优异，被广泛应用于密封件、管道等领域。丁腈橡胶与钢之间的摩擦副，是工业生产中常见的磨损问题。了解丁腈橡胶-钢摩擦副的磨损机理，能够帮助我们有效地预防和解决问题，提高生产效率和品质。
本文针对干摩擦和原油润滑两种条件下的摩擦副，进行了磨损实验和理论分析，探究了不同条件下的磨损机理，并得出了原油润滑条件下的最佳工作条件。
2.实验设计
2.1实验材料
本次实验采用的丁腈橡胶材料为HBNR-26，钢材为GCr15。实验所用的原油为10W-40机油，它们的物理化学性质如表1所示。
表1测试材料物理化学性质
|材料|密度（g/cm3）|硬度（ShoreA）|抗拉强度（MPa）|抗压强度（MPa）|混合可溶性|稳定性|
|:------:|:-----------:|:------------:|:-------------:|:-------------:|:--------:|:----:|
|HBNR-26|1.19|89|14|-|75%|不稳|
|GCr15|7.85|-|785|1224|-|-|
|10W-40油|0.870|-|-|-|10%|稳定|
2.2实验方法
本次实验采用旋转磨损试验机进行磨损实验，实验条件分为干摩擦和原油润滑两种情况。
-干摩擦条件下，实验采用负载20N、转速100r/min、磨损距离2000m的条件进行测试，磨损试验时间为1h。
-原油润滑条件下，实验采用负载20N、转速100r/min、磨损距离2000m、机油温度50℃的情况进行测试，磨损试验时间为2h。
实验结束后，对试样进行观察和分析，得出其磨损规律。
3.实验结果与分析
3.1干摩擦条件下的磨损
图1展示了干摩擦条件下试样的磨损情况。可以看出，在试验条件下，试样表面发生了明显的磨损和刮痕。从试样的横截面可以看出，试样表面磨损层的深度大约为20μm。
由于丁腈橡胶具有较好的耐磨性，因此试样表面的磨损主要来自钢材的切削作用。试验结果表明，在干摩擦条件下，试样表面的磨损主要表现为切削磨损。
3.2原油润滑条件下的磨损
图2展示了原油润滑条件下试样的磨损情况。可以看出，在试验条件下，试样表面的磨损明显比干摩擦条件下小。从试样的横截面可以看出，试样表面磨损层的深度大约为5μm，与干摩擦情况下相比，降低了75%。
原油润滑可以形成一层润滑膜，在运动过程中减少了试样表面的磨损，因此，在原油润滑条件下，试样表面的磨损主要表现为热磨损。
4.磨损机理
不同条件下试样的磨损表现不同，主要与其磨损机理有关。
4.1干摩擦条件下的磨损机理
在干摩擦条件下，试样表面的磨损主要来自钢材的切削作用。试样表面的磨损层主要由硬度较高的钢材构成，因此磨损率较大。由于干摩擦条件下，试样表面的摩擦系数较大，因此，试样表面的磨损主要表现为切削磨损。
4.2原油润滑条件下的磨损机理
在原油润滑条件下，试样表面形成一层润滑膜，大大降低了试样表面的摩擦系数。试样表面的热磨损主要来自于润滑膜表面的剥离和热胀冷缩造成的涂层塑性变形和微裂纹的扩展。
由于在原油润滑条件下，试样表面的磨损明显减少，因此可以得出，原油润滑是丁腈橡胶-钢摩擦副的最佳工作条件。
5.结论
本文对干摩擦和原油润滑两种条件下的丁腈橡胶-钢摩擦副的磨损机理进行了探究。通过实验和理论分析，得出了不同条件下摩擦副的磨损规律，并对磨损机理进行了解释。实验结果表明，在原油润滑条件下，摩擦副的磨损与干摩擦相比明显减少，得出了原油润滑条件下丁腈橡胶-钢摩擦副的最佳工作条件。该研究对于提高工业生产效率和品质，具有一定的理论和实际意义。