合工大,摩檫學(xué)

1、邊界潤(rùn)滑理論邊界潤(rùn)滑理論v邊界潤(rùn)滑理論的機(jī)理v邊界膜v影響邊界膜潤(rùn)滑性能的主要因素v爬行現(xiàn)象兩摩擦表面被極薄的潤(rùn)滑膜隔開，決定摩擦特性的是潤(rùn)滑劑和金屬面的相互作用，處于液體潤(rùn)滑和干摩擦之間的一種潤(rùn)滑狀態(tài)邊界潤(rùn)滑理論的機(jī)理邊界膜定義：由吸附或化學(xué)反應(yīng)生成的起潤(rùn)滑作用的潤(rùn)滑膜。邊界膜由于潤(rùn)滑劑極壓性能而形成。潤(rùn)滑劑的極性分子吸附在金屬表面，極性分子與金屬表面吸附并緊密排列，形成有一定強(qiáng)度的表面膜，防止材料表面微凸體相互直接接觸。如圖，極性分子猶如毛刷一樣相互滑動(dòng)。 實(shí)際上，粗糙表面微凸體的凸峰會(huì)比邊界膜的厚度大得多，仍會(huì)有一定數(shù)量的微凸體相互接觸。當(dāng)摩擦界面上的載荷較大時(shí)，相接觸的微凸體處的壓力將

2、很大從而導(dǎo)致邊界膜破裂，發(fā)生基體金屬直接接觸而產(chǎn)生粘著摩擦，（如圖所示）此時(shí)的摩擦力將由表面微凸體處的粘著剪切阻力和邊界層極性分子的剪切阻力兩部分構(gòu)成。載荷F是通過接觸的微凸體和邊界膜來承擔(dān)。實(shí)際接觸面積以A表示，摩擦力為：邊界潤(rùn)滑狀態(tài)下的摩擦系數(shù)可以表示為：ABWWDmff =WAWF fF =AWAFDmAf式中， A界面之間實(shí)際接觸面積； 金屬直接接觸部分的面積在實(shí)際接觸 面積 中所占的百分?jǐn)?shù)； 金屬粘著部分的剪切強(qiáng)度； 邊界膜的剪切強(qiáng)度； 干接觸條件下的摩擦系數(shù)； 硬度較低的一種材料的接觸屈服極限。邊界膜邊界膜形成機(jī)理：潤(rùn)滑劑和固體表面相互作用 物理吸附作用 化學(xué)吸附作用 化學(xué)反應(yīng)作用

3、 邊界膜的幾個(gè)概念生成邊界膜的方法：在潤(rùn)滑油中加入油性添加劑或極壓添加劑。物理吸附作用潤(rùn)滑劑分子由分子吸引力分子吸引力緊貼在金屬表面而形成。物理吸附作用的熔點(diǎn)低，受熱易解吸，方向散亂乃至薄膜熔化，只能在低速、輕載的工況下工作。化學(xué)吸附作用潤(rùn)滑劑分子受化學(xué)離子鍵的作用而帖附在金屬表面。有較高的吸附熱，不可逆，比較穩(wěn)定。熔點(diǎn)高在中等載荷、中等速度和下工作化學(xué)反應(yīng)膜添加劑在高溫下與金屬起化學(xué)反應(yīng)，形成硫、氯、磷等化合物膜。厚度很大，不可逆，高熔點(diǎn)，更穩(wěn)定。可在高速、重載和高溫的下工作。邊界膜的強(qiáng)度邊界膜在一定工作條件下抵抗破裂的能力。用臨界pv 值、臨界溫度或臨界摩擦次數(shù)表示 臨界pv 值在正常邊界

4、潤(rùn)滑的條件下，當(dāng)速度一 定、逐步加載或載荷一定、逐步增大速度，在載荷 或速度增到某一值后、邊界膜強(qiáng)度達(dá)到極限值時(shí)的 pv值稱為臨界pv 值 臨界溫度溫度達(dá)到使?jié)櫥瑒┌l(fā)生聚合和分解， 邊界膜完全破裂時(shí)的溫度； 臨界摩擦次數(shù)邊界膜達(dá)到失效時(shí)所重復(fù)的摩擦 次數(shù)。影響邊界膜潤(rùn)滑性能的主要因素v分子結(jié)構(gòu)的影響v溫度的影響v速度的影響v載荷的影響v表面粗糙度的影響（一）分子結(jié)構(gòu)的影響 研究表明，分子鏈長(zhǎng)度、極性基團(tuán)和分子膜的層數(shù)對(duì)邊界膜的潤(rùn)滑性能有明顯影響。一般情況下，分子鏈增長(zhǎng)、末端基團(tuán)的極性強(qiáng)以及分子膜的層數(shù)增加時(shí)，摩擦系數(shù)就下降。（二）溫度的影響 邊界潤(rùn)滑中，各種吸附膜都只能在一定溫度范圍內(nèi)起作用，

5、超過此溫度范圍，吸附膜就會(huì)脫解吸附，導(dǎo)致潤(rùn)滑失效，摩擦系數(shù)和磨損就迅速增大。 物理吸附膜的摩擦系數(shù)隨溫度升高而增大，其臨界溫度相當(dāng)于潤(rùn)滑劑本身的熔點(diǎn)。 化學(xué)吸附膜的摩擦系數(shù)在一定溫度范圍內(nèi)無很大變化，直到臨界溫度才突然增大，其臨界溫度大體上相當(dāng)于膜的熔化溫度。 溫度低時(shí)，不形成化學(xué)反應(yīng)膜。高溫下，才能形成化學(xué)反應(yīng)膜。（三）速度的影響 在平穩(wěn)的摩擦情況下，大約在0.0012cm/s的范圍內(nèi)，摩擦系數(shù)不受速度影響而保持定值。只有在速度很低時(shí)，即在靜摩擦向動(dòng)摩擦過渡的速度范圍內(nèi)，對(duì)于吸附膜，其摩擦系數(shù)隨速度增加而下降，下降到某一值后，隨著速度增加，摩擦系數(shù)幾乎保持常值；對(duì)于反應(yīng)膜，則其摩擦系數(shù)隨速度

6、增大而增大，增大到某一值后，持續(xù)地保持某一定值。（四）載荷的影響 當(dāng)載荷不大時(shí)，吸附膜的摩擦系數(shù)不受載荷的影響，保持一定值。但當(dāng)載荷增大到能使吸附膜解脫吸附，局部地方發(fā)生破裂時(shí)，摩擦和磨損都將急劇上升。因此，載荷對(duì)邊界潤(rùn)滑的影響主要表現(xiàn)為使邊界潤(rùn)滑劑的臨界溫度降低。研究表明，當(dāng)載荷增加時(shí)，臨界溫度將下降。對(duì)于反應(yīng)膜，在一般載荷下影響不明顯，只有在極高的壓力下，才能有效地降低摩擦系數(shù)，減少磨損。（五）表面粗糙度的影響 隨著表面粗糙度的增大，摩擦系數(shù)增大，邊界膜的臨界溫度下降。但是，表面粗糙度太小，潤(rùn)滑情況將反會(huì)惡化而出現(xiàn)磨損。這是因?yàn)楸砻嫔线m當(dāng)?shù)奈⒂^起伏可以作為潤(rùn)滑劑的“儲(chǔ)油點(diǎn)”之故?！芭佬小爆F(xiàn)

7、象“爬行”現(xiàn)象的概念“爬行現(xiàn)象”的機(jī)械模型“爬行”現(xiàn)象的直觀解釋“爬行”現(xiàn)象的微觀解釋消除“爬行”現(xiàn)象的措施和方法什么是爬行現(xiàn)象？ 機(jī)器設(shè)備的運(yùn)動(dòng)副在低速運(yùn)動(dòng)時(shí)，雖然其驅(qū)動(dòng)速度和載荷保持恒定，然而其運(yùn)動(dòng)卻呈現(xiàn)明顯的周期性跳躍現(xiàn)象，稱之為“爬行”或“粘滑”現(xiàn)象。影響運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和精度，加工工件的質(zhì)量?！芭佬鞋F(xiàn)象”的機(jī)械模型 如圖所示，一重量為F的滑塊壓在一水平板上，平板又放置在一固定平臺(tái)的基面上，滑塊被一個(gè)彈簧K和一個(gè)粘性阻尼器C所約束。假定平板與固定平臺(tái)之間沒有摩擦力運(yùn)動(dòng)時(shí)，一部分能量?jī)?chǔ)存在彈簧中，另一部分消耗于粘性阻尼器。彈簧不足以克服靜摩擦力滑塊不動(dòng)。繼續(xù)拉動(dòng)達(dá)臨界狀態(tài)克服靜摩擦力開始運(yùn)動(dòng)。靜摩擦動(dòng)摩擦，彈簧能量釋放滑塊恢復(fù)靜止。如此重復(fù)進(jìn)行下去，形成的摩擦阻力和位移隨時(shí)間的階梯形變化趨勢(shì)。爬行現(xiàn)象的直觀解釋摩擦振動(dòng)問題前提：滑動(dòng)中存在下降的摩擦系數(shù)/速度特性曲線f0VAB運(yùn)動(dòng)模型：fWkxxxgW xVVB543KxKxKx gWKKB3在B點(diǎn)：摩擦系數(shù)為 f = ff = f0 0 - KBV 相對(duì)速度：這里：當(dāng)：KB / W則：K30，產(chǎn)生自激振動(dòng)如：粉筆在黑板上劃鑄鐵車輪剎車在近停止時(shí)，振動(dòng)加劇，采用f/