球磨机衬板磨损的原因

一、概念

外界硬颗粒或者对磨表面上的硬突起物或粗糙峰在摩擦过程中引起表面材料脱落的现象，称为磨粒磨损。和切削磨损一样，磨粒磨损也会产生类似正常擦伤磨损产物，其尺寸约为1-20微米。有时可以通过切削磨损表面外貌来辨认，有时则很难和正常磨损区别开来。

掘土机铲齿、犁耙、球磨机衬板等的磨损都是典型的磨粒磨损。机床导轨面由于切削的存在也会引起磨粒磨损。水轮机叶片和船舶螺旋桨等与含泥沙的水之间的侵蚀磨损也属于磨粒磨损。

二、磨粒磨损的机理

1、微观切削假说

法向载荷将磨料压入摩擦表面，滑动时磨粒对表面产生切削作用，材料脱离表面形成碎屑。

2、压痕破坏假说球磨机衬板磨损的原因

磨粒在载荷作用下压入摩擦表面而产生压痕，滑动时使表面产生严重的塑性变形，压痕两侧材料受到损伤，因而易从表面挤出或剥落。

3、疲劳破坏假说

摩擦表面在磨粒产生的循环接触应力作用下，表面材料开始出现疲劳裂纹并逐渐扩大，最后从表面剥离。

三、分类及特征

1、两体磨粒磨损

是指磨粒与固体表面接触，沿固体表面相对运动产生的磨损。当磨粒运动方向与固体表面接近平行时，表面与表面接触处的应力较低，固体表面产生擦伤或微小的犁沟痕迹。

如果磨粒运动方向与固体表面接近平衡时，磨粒与表面产生高应力碰撞，在表面上磨出较深的沟槽，并有大颗粒材料从表面脱落。在一对摩擦副中，硬表面的粗糙峰对软表面起着磨粒作用，这也是一种两体磨损，它通常是低应力磨粒磨损。

2、三体磨粒磨损

外界磨粒移动于两摩擦表面之间，类似于研磨作用，称为三体磨粒磨损，其中，磨粒为一物体，两摩擦表面分别为两物体。通常三体磨损的磨粒与金属表面产生极高的接触应力，往往超过磨粒的压溃强度。这种压应力使韧性金属的摩擦表面产生塑性变形或疲劳，而脆性金属表面则发生脆裂或剥落。

按摩擦表面所受的应力和冲击的大小分为凿削式磨粒磨损、高应力碾碎式磨损和低应力擦伤式磨粒磨损。

四、磨粒磨损的形成原因

磨粒性磨损是由于油中坚硬的细微颗粒（如沙砾、尘埃和磨损金属等）所致。磨粒嵌入机件之间造成其表面的破坏。除了精密液压系统和滚动轴承之外，磨粒性磨损很少能引起机件早期失效是由于在循环的血液中存在的磨粒材料所引起。此外，默兰德出现还会加剧其他磨损机制形成的损伤。

五、磨粒磨损的影响因素

磨粒磨损的强度与磨粒的硬度、大小及形状、外界的载荷大小及材料自身的硬度及耐磨性有关。

1、磨粒的硬度、大小及形状

一般金属的磨损量随磨粒平均尺寸的增大而增加，到某一临界值后，磨损量便保持不变，即达到临界值后，磨损与磨粒的尺寸无关。各种材料磨粒临界值尺寸是不相同的。

磨粒的临界尺寸还与工作零件的结构和精度有关，例如，通过对柴油机油泵柱塞副的磨损研究，认为3-6微米的机械杂质引起的磨损最大，，而通过对发动机的磨损研究，发现20-30微米的磨粒对缸套磨损才最严重。所以，防止3-6微米左右的机械杂质进入燃油系统，防止20-30微米的磨粒进入缸套摩擦表面最为重要。

2、外界载荷大小

载荷显著地影响各种材料的磨粒磨损，线磨损度与表面压力成正比。当压力值达到转折值Pc时，线磨损度随压力地增加变得平缓，这是由于磨粒磨损形式转变的结果。各种材料的转折压力值是不同的。

3、材料自身硬度

对于纯金属和退火钢，其耐磨性与硬度成正比；淬火回火钢的耐磨性随着硬度的增加而增大，但是与退火钢相比，耐磨性的增大速度缓慢些。金属的耐磨性不仅取决于其硬度，还取决于它的成分和组织机构。由铁素体逐步转变为珠光体、贝氏体、马氏体时，耐磨性提高。在磨粒磨损中，材料的耐磨性与碳化物、基体硬度相对大小以及碳化合物硬度有关。在软基体中增加碳化物的数量，减小尺寸，增加弥散度，均能改善耐磨性。在硬基体中，即碳化物的硬度与基体的硬度相近，碳化物反而损坏材料的耐磨性，因为此时碳化物如同内部缺口一样，极易使裂纹扩展，致使表面材料通过切削过程而除去。当摩擦调节不变时，如碳化物硬度比磨粒低，则提高碳化物的硬度，将增加耐磨性。

4、相对硬度影响

磨粒磨损还取决于磨粒硬度与试件材料硬度比值。

六、防止磨粒磨损的措施

1、在设备的安装阶段，清除齿轮副和齿轮罩上的杂质。

2、若采用喷射润滑或循环润滑方式，需做好润滑系统相关部件的清洁工作，避免杂质混入。若采用油池润滑方式，需仔细清理油池和带油部件。

3、改善润滑系统和齿轮罩的密封条件，避免外部异物进入润滑剂。

4、提高表面硬度，合理选择摩擦副材料，降低表面粗糙度。