摩擦学：我们所做的一切背后的科学

轴承用于减少摩擦。 当滚子“承受”负载时，它们所支撑的轮子和齿轮会平稳而轻松地旋转。

早在“可持续性”成为全球关注焦点之前，轴承就通过减少旋转机械对环境的影响，在提高能源效率和机械寿命方面发挥了核心作用。

减少摩擦的科学属于“摩擦学”这一广泛领域的一部分，铁姆肯公司的摩擦学专家继续致力于减少摩擦并提高轴承效率。 他们的研究有助于确保 Timken® 轴承随着客户需求的变化和变化而提供最佳性能。

Carl Hager 博士谈到了轴承行业摩擦学的发展，并解释了为什么铁姆肯公司被全球公认为该领域的领导者。

摩擦学在铁姆肯公司扮演什么角色？

Hager：当亨利铁姆肯公司于 1899 年成立公司时，“摩擦学”这个术语并不存在，但他为解决摩擦问题的圆锥滚子轴承申请了专利。 摩擦是一种阻碍运动的现象。 一个简单的例子是当两个表面相互摩擦时你感受到的阻力。 事实上，“摩擦学”这个词来自希腊语词根 tribos，“摩擦”。

这是一个摩擦学问题：变速箱轴需要将负载传递到外壳并旋转。 为了使其有效旋转，我们必须尽量减少轴和外壳之间的摩擦。 我们可以润滑触点，但我们还必须考虑表面之间损坏的可能性。 我们如何在促进有效运动的同时最大限度地减少损坏？ 这个问题是我们所做的一切的根源。

您解决摩擦学问题的方法是什么？

Hager：磨损分析是摩擦学的基础。 ASM 手册将磨损定义为“对固体表面的损坏，通常涉及材料的逐渐损失”。 磨料、粘合剂和疲劳磨损是我们诊断的最常见的摩擦损伤形式。

磨料磨损在采矿和农业等行业中很常见，并且在硬颗粒污染物进入摩擦部件时可能发生。 磨损的表面可以呈现出光滑的抛光形态，或者可能有很深的划痕和凹槽。

粘着磨损在高速或低润滑界面中很常见。 当接触表面局部粘合然后被拉开或剪切时，可能会发生这种情况。 当材料从一个表面移除并粘附到另一个表面时，这会导致材料转移。

严重的疲劳磨损或剥落通常表明滚动元件轴承的使用寿命结束。 当重载滚动接触受到高循环疲劳时，就会发生损坏。 当滚动元件表面没有被润滑油膜正确分离时，可能会发生轻度疲劳磨损，也称为剥离或微点蚀。 接触表面在表面纹理特征内表现出极高的压力，可以在微米级深度处破裂和剥落。

摩擦学是铁姆肯公司广泛的产品和服务组合的核心。 管理组件和系统内的摩擦和磨损是他们向客户提出价值主张的基础。

轴承在机器中传递负载并减少摩擦（功率损失）。

滚子链弯曲和运行时链条或链轮内的磨损最小。

皮带利用摩擦力，同时最大限度地减少磨损以保持适当的张力。

齿轮传动应具有高传动效率和最小磨损。

自动润滑系统管理机器部件的润滑，无需人工干预。 正确选择润滑剂可以最大限度地减少摩擦和磨损。

几十年来，铁姆肯公司的摩擦学方法发生了怎样的变化？

Hager：铁姆肯公司在现代油膜厚度计算可用之前就开始制造滚动轴承。 1920 年代，研究人员开始将润滑油膜厚度、表面粗糙度和部件滚动接触疲劳寿命的影响联系起来。 这种影响在 1960 年代被放大，当时铁姆肯公司推动了更清洁的钢材。 如果没有表面下的材料缺陷，摩擦界面开始主导滚动元件轴承的寿命。

今天，我们拥有可以为滚动轴承建模的现代工具。 这些工具可以计算接触压力并预测非常薄的润滑油膜的形成。 这些知识可用于设计和制造滚动元件轴承表面的适当轮廓和粗糙度。

你解决了什么样的客户问题？

Hager：铁姆肯公司拥有世界一流的摩擦学实验室，我们可以利用它来模拟许多不同类型的摩擦学接触。 我们使用来自测试和分析的知识在产品发布之前缓解问题。 我们帮助开发最终成为客户解决方案的工程表面和涂层。

除了主动研发外，我们还与客户互动并提供损坏分析。 我们确定他们正在处理的磨损类型以帮助找到解决方案。 我们还与流变实验室合作，帮助客户为他们的系统选择合适的润滑剂。

是什么让铁姆肯公司成为摩擦学领导者？

Hager：我们为许多不同的行业使用各种滚动元件轴承。 在过去的二十年里，我们扩展了我们的产品线，包括轴承以外的动力传输部件。

我们的实验室现在研究广泛主题的摩擦学。 我们可以测量非常薄的润滑油膜的厚度。 我们研究固体润滑剂和涂层的摩擦和磨损。 我们评估不同钢和微观结构的金属间化合物磨损。 我们测试用于皮带材料开发的弹性体，以及用于我们的耐腐蚀 Poly-Round® 外壳单元的聚合物。

当需要解决下一个复杂的摩擦学问题时，我们从这种多样化的经验中获得的所有知识都为我们提供了巨大的优势。 这就是为什么世界各地有这么多公司来找我们的原因。

技术副总裁 Doug Smith 谈到铁姆肯公司如何在一个多世纪的 TRB 卓越成就的基础上扩大客户选择。观看视频。

了解推动铁姆肯公司研发投资的宏观趋势。

Last Updated: 2022/10/14

Published: 2022/06/24