第3章 摩擦、磨損與潤滑概述

1、第第3 3章章 摩擦、磨損與潤滑概述摩擦、磨損與潤滑概述 第第3 3章章 摩擦、磨損與潤滑概述摩擦、磨損與潤滑概述 3.1 摩擦 3.2 磨損 3.3 潤滑劑、添加劑和潤滑方法 3.4 流體潤滑原理簡介 第第3 3章章 摩擦、磨損與潤滑概述摩擦、磨損與潤滑概述 3.1 摩擦摩擦 n一、概述 世界上使用的能源大約有 1/31/2 消耗于摩擦。 機(jī)械產(chǎn)品的易損零件大部分是由于磨損超過限度而報廢和更換的。 關(guān)于摩擦、磨損與潤滑的學(xué)科構(gòu)成了摩擦學(xué)(Tribology)。 q 摩擦是相對運動的物體表面間的相互阻礙作用； q 磨損是由于摩擦而造成的物體表面材料的損失或轉(zhuǎn)移； q 潤滑是減輕摩擦和磨損所應(yīng)采

2、取的措施。 第第3 3章章 摩擦、磨損與潤滑概述摩擦、磨損與潤滑概述 3.1 摩擦摩擦 n二、種滑動摩擦狀態(tài) 干摩擦邊界摩擦 . 干摩擦：表面間無任何潤滑劑或保護(hù)膜的純金屬接觸時的摩擦。 . 邊界摩擦：吸附在摩擦表面的邊界膜(物理吸附膜或化學(xué)反應(yīng)膜)的摩擦。 的壓縮屈服極限兩種金屬基體中的較軟 界面剪切強(qiáng)度極限 sy Bj n f F F f 第第3 3章章 摩擦、磨損與潤滑概述摩擦、磨損與潤滑概述 3.1 摩擦摩擦 n二、種滑動摩擦狀態(tài) 流體摩擦 混合摩擦 混合摩擦：摩擦表面間處于邊界摩擦和流體摩擦的混合狀態(tài)。 混合摩擦能有效降低摩擦阻力，摩擦系數(shù)比邊界摩擦?xí)r要小得多。 流體摩擦：摩擦表面被

3、流體膜隔開，流體內(nèi)部分子間粘性阻力的摩擦。 流體摩擦?xí)r的摩擦系數(shù)最小，且不會有磨損產(chǎn)生，是理想的摩擦狀態(tài)。 邊界摩擦和混合摩擦，統(tǒng)稱為不完全液體摩擦。 第第3 3章章 摩擦、磨損與潤滑概述摩擦、磨損與潤滑概述 3.2 磨損磨損 零件的磨損過程可分為三個階段，即： 磨合階段 新零件開始使用的這一階段，磨損率較高。 穩(wěn)定磨損階段屬于零件正常工作階段，磨損率穩(wěn)定且較低。 劇烈磨損階段屬于零件即將報廢的階段，磨損率急劇升高。 O 時 間t t 磨損量q q 穩(wěn) 定 磨 損 階 段 磨 合 磨 損 階 段 III 劇 烈 磨 損 階 段 III 第第3 3章章 摩擦、磨損與潤滑概述摩擦、磨損與潤滑概述

4、3.2 磨損磨損 F磨粒磨損簡稱磨損，是外部進(jìn)入摩擦表面的游離硬顆粒或硬的輪廓峰尖 所引起的磨損。 F沖蝕磨損流體中所夾帶的硬質(zhì)物質(zhì)或顆粒，在流體沖擊力作用下在摩擦 表面引起的磨損。 F微動磨損是指摩擦副在微幅運動時，由上述各磨損機(jī)理共同形成的復(fù)合 磨損。微幅運動可理解為不足以使磨粒脫離摩擦副的相對運動。 F粘附磨損也稱膠合，摩擦表面的輪廓峰在相互作用的各點處由于瞬時的 溫升和壓力發(fā)生“冷焊”，在相對運動時，材料從一個表面遷移到另一個表 面，形成粘附磨損。 F疲勞磨損也稱點蝕，是由于摩擦表面材料微體積在交變摩擦力作用下， 反復(fù)變形所產(chǎn)生的材料疲勞所引起的磨損。 磨損機(jī)理與分類，大體上可概括為：

5、 F腐蝕磨損摩擦表面材料在環(huán)境的化學(xué)或電化學(xué)作用下引起腐蝕，在摩擦 副相對運動時所產(chǎn)生的磨損即為腐蝕磨損。 第第3 3章章 摩擦、磨損與潤滑概述摩擦、磨損與潤滑概述 3.2 磨損磨損 磨粒磨損磨粒磨損/ / 磨削磨削 疲勞磨損疲勞磨損/ / 疲勞點蝕疲勞點蝕 粘著磨損粘著磨損沖蝕磨損沖蝕磨損腐蝕磨損腐蝕磨損- - 電化學(xué)作用電化學(xué)作用 微動磨微動磨 損損 形成形成表面微峰 或外界硬 質(zhì)顆粒進(jìn) 入摩擦面。 接觸應(yīng)力反 復(fù)作用。如 軸承、齒輪。 邊界摩擦， 載荷大，速 度高，邊界 膜破壞，表 面尖峰接觸。 一定速度的硬 質(zhì)微粒反復(fù)作 用，表面受法 向力及切向力。 如水輪機(jī)葉片。 空氣中的酸、 潤滑

6、油中的 無機(jī)酸產(chǎn)生 化學(xué)作用或 電化學(xué)作用。 小振幅、 大頻率、 點或線 接觸。 現(xiàn)象現(xiàn)象表面劃傷 或犁溝現(xiàn) 象。 表層金屬剝 落，形成點 蝕凹坑。 形成材料轉(zhuǎn) 移。 表面疲勞，材 料損失。 表面腐蝕并 磨損。 磨損面 積小。 影響影響 因素因素 環(huán)境，表 面硬度、 粗糙度。 表面硬度、 粗糙度，潤 滑油粘度。 材料硬度， 表面粗糙度， 載荷、速度、 溫度，不同 材料配副。 材料硬度環(huán)境、潤滑 油的腐蝕性。 載荷。 第第3 3章章 摩擦、磨損與潤滑概述摩擦、磨損與潤滑概述 3.3 潤滑劑、添加劑和潤滑方法潤滑劑、添加劑和潤滑方法 一、潤滑劑 q 潤滑油：動植物油、礦物油、合成油、各種乳劑。 粘

7、度有很多，如：動力粘度、運動粘度、條件粘度E 等。 潤滑油的牌號與運動粘度有一定的對應(yīng)關(guān)系， 如：牌號為L-AN10的油在40時的運動粘度大約為10 cSt。 粘度是潤滑油的主要質(zhì)量指標(biāo)，粘度值越高，油越稠，反之越稀； 粘度可定性地用來描述潤滑油的流動阻力。 油性極性分子與金屬表面形成吸附形成邊界油膜的能力。（低速重載或潤滑不良） 氧化穩(wěn)定性氧化生成硫、氯、磷的酸性化合物的性能。 極壓性加入有機(jī)極性化合物后形成化學(xué)反應(yīng)邊界膜的性能。（低速重載及高溫） 凝點不能再自由流動時所達(dá)到的最高溫度。 閃點加熱所蒸發(fā)出的油氣遇到火焰能發(fā)出閃光時的最低溫度。（工作溫度 低30-400 ） 第第3 3章章 摩

8、擦、磨損與潤滑概述摩擦、磨損與潤滑概述 3.3 潤滑劑、添加劑和潤滑方法潤滑劑、添加劑和潤滑方法 一、潤滑劑 q 潤滑脂 q 固體潤滑劑 潤滑脂的主要質(zhì)量指標(biāo)是： 滴點決定工作溫度。（標(biāo)準(zhǔn)測量杯，工作溫度至少應(yīng)低于200。） ：潤滑油+稠化劑（如鈣、鋰、鈉的金屬皂） ：石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯等。 錐入度反映其稠度大小。（內(nèi)阻力，流動性。）牌號錐入度的等級。 q 氣體潤滑劑：任何氣體，常用空氣，氣體軸承。 第第3 3章章 摩擦、磨損與潤滑概述摩擦、磨損與潤滑概述 3.3 潤滑劑、添加劑和潤滑方法潤滑劑、添加劑和潤滑方法 提高油性、極壓性 延長使用壽命推遲老化 改善物理性能 添加劑的作用 油性

9、添加劑 極壓添加劑 分散凈化劑 消泡添加劑 抗氧化添加劑 降凝劑 增粘劑 添加劑的種類 為了提高油的品質(zhì)和性能，常在潤滑油或潤滑脂中加入一些分量雖小但 對潤滑劑性能改善起巨大作用的物質(zhì)。 二、添加劑 第第3 3章章 摩擦、磨損與潤滑概述摩擦、磨損與潤滑概述 3.3 潤滑劑、添加劑和潤滑方法潤滑劑、添加劑和潤滑方法 潤滑油潤滑在工程中的應(yīng)用最普遍，常用的供油方式有：(間歇式，連續(xù)式) 滴油潤滑、浸油潤滑、飛濺潤滑、噴油潤滑、油霧潤滑等滴油潤滑、浸油潤滑、飛濺潤滑、噴油潤滑、油霧潤滑等 用于低速 用于高速 油脂潤滑常用于運轉(zhuǎn)速度較低的場合，將潤滑脂涂抹于需潤滑的零件上。 潤滑脂還可以用于簡單的密封

10、。 三、潤滑方法 浸油與飛濺潤滑噴油潤滑 第第3 3章章 摩擦、磨損與潤滑概述摩擦、磨損與潤滑概述 3.3 潤滑劑、添加劑和潤滑方法潤滑劑、添加劑和潤滑方法 三、潤滑方法 常用的潤滑裝置 第第3 3章章 摩擦、磨損與潤滑概述摩擦、磨損與潤滑概述 3.3 潤滑劑、添加劑和潤滑方法潤滑劑、添加劑和潤滑方法 三、潤滑方法 常用的潤滑裝置 第第3 3章章 摩擦、磨損與潤滑概述摩擦、磨損與潤滑概述 3.3 潤滑劑、添加劑和潤滑方法潤滑劑、添加劑和潤滑方法 三、潤滑方法 常用的潤滑裝置 第第3 3章章 摩擦、磨損與潤滑概述摩擦、磨損與潤滑概述 3.4 流體潤滑原理簡介流體潤滑原理簡介 n一、流體動力潤滑 壓力流：進(jìn)入楔形間隙的過剩油量，被擠壓，產(chǎn)生一種因壓力而引起的流動。 楔效應(yīng)：具有一定粘性的流體流入楔形收斂間隙而產(chǎn)生的壓力的效應(yīng)。 第第3 3章章 摩擦、磨損與潤滑概述摩擦、磨損與潤滑概述 3.4 流體潤滑原理簡介流體潤滑原理簡介 n二、彈性流體動力潤滑 高副接觸中，兩摩擦表面間接觸壓力很大，摩擦表面會出現(xiàn)不能忽略的 局部彈性變形。壓力較高，潤滑劑的粘度也會發(fā)生變化。 求解油膜壓力分布、潤滑膜厚