摩擦學(xué)是一門涉及運動表面磨損和摩擦的多學(xué)科學(xué)科。小型電動機包含摩擦部件，如滑動觸點（電刷）、滾動觸點（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)部件往往先于電機的其他部件失效，主要是因為摩擦和磨損。因此，電機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)電機組件。

　一、小型電動機中的摩擦學(xué)組件

　電動刷

　高速小型化電機依靠有刷和無刷技術(shù)。具有較小負載和低啟動電流的連續(xù)運行的典型直流電機使用精密金屬刷。對于高扭矩應(yīng)用，碳刷是首選。電機刷始終處于電氣和機械應(yīng)力之下，因為它們將電流從靜止部件傳輸?shù)叫D(zhuǎn)部件。刷子在應(yīng)用中會隨著時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、滑動速度、環(huán)境條件和潤滑特性。

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

　二、電機換向觸點模型

　1.滾珠軸承：軸承是小型電機中的重要元件，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了解負載模式、系統(tǒng)級偏轉(zhuǎn)、軸承類型和材料、使用的潤滑劑、滾動元件之間的間隙、負載可能導(dǎo)致的不對中、溫度特性等。

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

　2.襯套軸承：基于較少潤滑的襯套軸承是低速、低負載類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載下，襯套軸承會遇到磨損、破損、冷焊等故障。一些燒結(jié)軸承會保持潤滑劑，潤滑劑是通過旋轉(zhuǎn)部件之間的毛細作用傳遞的。在這里，零件密度、尺寸和孔隙量及其分布對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。對于預(yù)期使用壽命較短的成本敏感型應(yīng)用，自潤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動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)鍵因素是時間、溫度、濕度、潤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，您可以看到一個齒輪箱系統(tǒng)，該齒輪箱系統(tǒng)因材料強度、溫度、摩擦、潤滑劑粘度、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

　潤滑：齒輪箱面臨的另一個挑戰(zhàn)是在其整個生命周期內(nèi)保持有效的潤滑劑邊界。大多數(shù)齒輪箱由于潤滑油粘度變化、潤滑油等級選擇不當(dāng)、潤滑油量不當(dāng)和潤滑油污染等各種原因?qū)е率櫥吔缍诂F(xiàn)場出現(xiàn)故障。

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