摩擦學(xué)是一門(mén)涉及運(yùn)動(dòng)表面磨損和摩擦的多學(xué)科學(xué)科。小型電動(dòng)機(jī)包含摩擦部件，如滑動(dòng)觸點(diǎn)（電刷）、滾動(dòng)觸點(diǎn)（滾珠軸承和襯套軸承）、阻尼環(huán)、密封件、墊圈和齒輪。這些摩擦學(xué)部件往往先于電機(jī)的其他部件失效，主要是因?yàn)槟Σ梁湍p。因此，電機(jī)的壽命在很大程度上取決于摩擦學(xué)部件的性能。讓我們看一些影響整體壽命的摩擦學(xué)電機(jī)組件。

　一、小型電動(dòng)機(jī)中的摩擦學(xué)組件

　電動(dòng)刷

　高速小型化電機(jī)依靠有刷和無(wú)刷技術(shù)。具有較小負(fù)載和低啟動(dòng)電流的連續(xù)運(yùn)行的典型直流電機(jī)使用精密金屬刷。對(duì)于高扭矩應(yīng)用，碳刷是首選。電機(jī)刷始終處于電氣和機(jī)械應(yīng)力之下，因?yàn)樗鼈儗㈦娏鲝撵o止部件傳輸?shù)叫D(zhuǎn)部件。刷子在應(yīng)用中會(huì)隨著時(shí)間的推移而磨損是迫在眉睫的。這些刷子的磨損率取決于摩擦學(xué)因素，例如刷子材料、收集器涂層、接觸力、滑動(dòng)速度、環(huán)境條件和潤(rùn)滑特性。

　這里，電刷相對(duì)于換向的磨損與施加在電刷上的彈簧力和滑動(dòng)速度成正比。啟動(dòng)電流，連續(xù)運(yùn)行條件下，換向過(guò)程中的電流和電壓降會(huì)導(dǎo)致電氣磨損。當(dāng)以較高速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，這種滑動(dòng)電接觸會(huì)導(dǎo)致機(jī)械損耗、不穩(wěn)定的電接觸、焦耳熱效應(yīng)和電弧。這會(huì)導(dǎo)致表面磨損和電機(jī)壽命的整體縮短。為了減少換向點(diǎn)的摩擦，需要使用特殊的電氣潤(rùn)滑脂。

　二、電機(jī)換向觸點(diǎn)模型

　1.滾珠軸承：軸承是小型電機(jī)中的重要元件，其任務(wù)是減少旋轉(zhuǎn)軸和固定法蘭之間的摩擦。軸承的選擇需要詳細(xì)了解負(fù)載模式、系統(tǒng)級(jí)偏轉(zhuǎn)、軸承類(lèi)型和材料、使用的潤(rùn)滑劑、滾動(dòng)元件之間的間隙、負(fù)載可能導(dǎo)致的不對(duì)中、溫度特性等。

　在旋轉(zhuǎn)部件和靜止部件之間形成的流體動(dòng)力潤(rùn)滑膜可始終檢查磨損率。了解潤(rùn)滑層的物理特性并根據(jù)材料相容性、露點(diǎn)、粘度參數(shù)、環(huán)境因素和使用溫度選擇正確的潤(rùn)滑是軸承可靠性和電機(jī)性能所必需的。軸承配置中使用了從油到具有不同觸變性水平的潤(rùn)滑脂的多種潤(rùn)滑變體。

　2.襯套軸承：基于較少潤(rùn)滑的襯套軸承是低速、低負(fù)載類(lèi)型和使用壽命較短應(yīng)用的首選。在更高的速度和更高的負(fù)載下，襯套軸承會(huì)遇到磨損、破損、冷焊等故障。一些燒結(jié)軸承會(huì)保持潤(rùn)滑劑，潤(rùn)滑劑是通過(guò)旋轉(zhuǎn)部件之間的毛細(xì)作用傳遞的。在這里，零件密度、尺寸和孔隙量及其分布對(duì)于襯套軸承的壽命至關(guān)重要。燒結(jié)襯套軸承由于其成本低且適用于廣泛的工作環(huán)境而成為最廣泛使用的選擇。對(duì)于預(yù)期使用壽命較短的成本敏感型應(yīng)用，自潤(rùn)滑聚合物基襯套軸承是首選。

　3.齒輪箱

　變速箱通常用于提高速度和降低扭矩，反之亦然。通常，行星齒輪或正齒輪是微型運(yùn)動(dòng)解決方案中常用的兩種齒輪裝置，其中大多數(shù)由金屬齒輪組成，以提供更高的扭矩容量。對(duì)于噪聲敏感的應(yīng)用，首選具有較低剛度和良好阻尼特性的聚合物等非線性材料。其他關(guān)鍵因素是時(shí)間、溫度、濕度、潤(rùn)滑劑的成分和聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度范圍（用于疲勞）。在圖3中，您可以看到一個(gè)齒輪箱系統(tǒng)，該齒輪箱系統(tǒng)因材料強(qiáng)度、溫度、摩擦、潤(rùn)滑劑粘度、偏轉(zhuǎn)等摩擦學(xué)方面而被分析為齒輪故障。

　三、變速箱分析模型

　潤(rùn)滑：齒輪箱面臨的另一個(gè)挑戰(zhàn)是在其整個(gè)生命周期內(nèi)保持有效的潤(rùn)滑劑邊界。大多數(shù)齒輪箱由于潤(rùn)滑油粘度變化、潤(rùn)滑油等級(jí)選擇不當(dāng)、潤(rùn)滑油量不當(dāng)和潤(rùn)滑油污染等各種原因?qū)е率?rùn)滑邊界而在現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)故障。

　保持長(zhǎng)期可靠服務(wù)的觀點(diǎn)，必須在早期設(shè)計(jì)階段確定和解決摩擦學(xué)需求。在早期設(shè)計(jì)階段充分考慮摩擦學(xué)因素的運(yùn)動(dòng)解決方案總是優(yōu)于市場(chǎng)上許多低成本的運(yùn)動(dòng)解決方案。