第一章基本知識(修改)

1、1第一章第一章 摩擦、磨損和潤滑的基本知識摩擦、磨損和潤滑的基本知識 摩擦、磨損和潤滑廣泛地存在于人們的摩擦、磨損和潤滑廣泛地存在于人們的生產(chǎn)、生活中。摩擦是機(jī)器運轉(zhuǎn)過程中不可生產(chǎn)、生活中。摩擦是機(jī)器運轉(zhuǎn)過程中不可避免的物理現(xiàn)象。它不僅要消耗能量，而且避免的物理現(xiàn)象。它不僅要消耗能量，而且使零件磨損，甚至失效。使零件磨損，甚至失效。 研究它，能夠減小摩擦，控制和減少磨損，研究它，能夠減小摩擦，控制和減少磨損，延長機(jī)器使用壽命，節(jié)約資源和能源，減少延長機(jī)器使用壽命，節(jié)約資源和能源，減少環(huán)境污染，實現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展。環(huán)境污染，實現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展。2第一節(jié)第一節(jié) 摩擦摩擦一一 摩擦的定義摩擦的定

2、義 1. 定義：兩個相互接觸的物體在外力作用下發(fā)生相定義：兩個相互接觸的物體在外力作用下發(fā)生相對運動（或具有相對運動趨勢）時，在接觸面間對運動（或具有相對運動趨勢）時，在接觸面間產(chǎn)生切向的運動阻力，叫摩擦力，這種現(xiàn)象叫摩產(chǎn)生切向的運動阻力，叫摩擦力，這種現(xiàn)象叫摩擦。擦。 例如，在機(jī)械運動中，發(fā)生相對運動的零件或部件（稱為運動副），如：軸與軸承、齒輪嚙合、活塞與油缸等在相對運動的同時都會發(fā)生摩擦，我們稱這些運動副為摩擦副。32. 摩擦的有利作用：1）摩擦使人能走路，車輛能行使；2）利用摩擦來傳遞動力和運動，如：摩擦離合器、制動器、皮帶傳動等；3. 摩擦的有害作用： 存在摩擦現(xiàn)象的同時也存在著摩擦

3、力、摩擦熱和磨損三個現(xiàn)象。41）消耗大量的能量，降低了機(jī)械效率。如機(jī)床的導(dǎo)軌、軸承副、齒輪副等；2）摩擦副磨損嚴(yán)重，影響機(jī)械的正常運轉(zhuǎn)，縮短機(jī)械的壽命；3）產(chǎn)生大量的摩擦熱，使機(jī)械溫度升高，產(chǎn)生熱變形、熱疲勞、熱磨損，從而影響機(jī)械的正常運轉(zhuǎn)，引起設(shè)備事故。5二 摩擦系統(tǒng)1. 摩擦系統(tǒng)（Tribosystem）的組成 它由四個基元組成：一個接觸件；對應(yīng)接觸件（摩擦副）；上述兩者之間的界面和界面上的介質(zhì)；環(huán)境。如：在普通滑動軸承中，材料副是軸和軸瓦；在內(nèi)燃機(jī)中，材料副是活塞環(huán)和氣缸壁，或者是凸輪和隨動桿；在金屬加工中，材料副是刀具和工件。6 圖1-1 H.Czichos 的摩擦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1，2摩擦副

4、（材料副）；3界面和界面上的介質(zhì)（潤滑劑）；4環(huán)境7 2. 摩擦過程 摩擦過程發(fā)生在兩個摩擦件之間的接觸面上，它可能是物理過程，物理-化學(xué)過程（例如，吸附、解吸過程），或者本質(zhì)上是化學(xué)過程（摩擦化學(xué)）。三 摩擦的分類 摩擦的類型很多，因研究和觀察的依據(jù)不同，摩擦的分類也不同。81. 按摩擦發(fā)生的部位分類1）外摩擦 指在兩個相互接觸的物體表面之間發(fā)生的摩擦。它一般所指的摩擦只與接觸表面的作用有關(guān)，而與內(nèi)部狀態(tài)無關(guān)。它阻止物體滑動或滾動（靜摩擦），抵制物體運動（動摩擦）。92）內(nèi)摩擦 指在同一物體內(nèi)部各個部分之間發(fā)生的摩擦。它一般發(fā)生在液體或氣體之類的流體內(nèi)，但也可能發(fā)生在固體內(nèi)，如石墨、二硫化鉬

5、等固體潤滑劑內(nèi)。它它是潤滑劑分子之間的摩擦。是潤滑劑分子之間的摩擦。102. 按摩擦副的運動狀態(tài)分類1）靜摩擦 指當(dāng)物體在外力作用下對另一物體產(chǎn)生微觀彈性位移，但尚未發(fā)生相對運動時的摩擦。在相對運動即將開始瞬間的靜摩擦是最大摩擦，又稱極限靜摩擦，此時的摩擦系數(shù)稱為靜摩擦系數(shù)。2）動摩擦 指當(dāng)物體在外力作用下沿另一物體表面相對運動時的摩擦。其摩擦系數(shù)稱為動摩擦系數(shù)。113. 按摩擦副的運動形式分類1）滑動摩擦 兩接觸物體作相對滑動時的摩擦。圖1-2 滑動摩擦122）滾動摩擦）滾動摩擦n兩物體在力矩的作用下沿接觸表面滾動時的摩擦 。圖1-3 滾動摩擦133）自旋摩擦（轉(zhuǎn)動摩擦） 物體沿垂直于接觸表

6、面的軸線作自旋運動時的摩擦。圖1-4 自旋摩擦144. 按摩擦副表面的潤滑狀態(tài)分類按摩擦副表面的潤滑狀態(tài)分類1）干摩擦：名義上無潤滑劑的摩擦。注：無潤滑劑的摩擦不等于干摩擦，只有既無潤滑又無濕氣的摩擦才能稱為干摩擦；名義上無潤滑，但不是絕對干燥。2）邊界摩擦：相對運動的兩表面被極薄的潤滑膜隔開，而潤滑膜不遵從流體動力學(xué)定律，且兩表面之間的摩擦磨損不是取決于潤滑劑的粘度，而是取決于兩表面的特性和潤滑劑的性能時的摩擦。153）流體摩擦：在兩物體的摩擦表面被一層連續(xù)的流體潤滑劑薄膜完全隔開時的摩擦。4）混合摩擦：在摩擦表面上同時存在著流體摩擦、邊界摩擦和干摩擦的混合狀態(tài)下的摩擦。一般以半干摩擦或半流

7、體摩擦的形式出現(xiàn)。16四四 摩擦定律（滑動摩擦）摩擦定律（滑動摩擦）1. 古典摩擦理論 1）機(jī)械咬合理論（庫侖摩擦定律） 這種理論認(rèn)為，摩擦主要是由表面的凹凸形狀所造成的，即當(dāng)兩個表面接觸時，其凹凸部分互相咬合而形成摩擦。若要使表面滑動，則必須順著其凸起部分滑動或把這些凸起部分破壞掉，這就是產(chǎn)生摩擦力的原因。 庫侖摩擦定律主要內(nèi)容包括以下幾方面： （1）摩擦力的方向與相對運動的方向相反，其大小與接觸物體間的法向作用力成正比。即: 17式中： 摩擦力； 法向作用力； 摩擦系數(shù)。WfFFWf18 圖1-5 機(jī)械嚙合模型 19 （2）摩擦力的大小與接觸物體間的名義接觸面積無關(guān)。 （3）摩擦系數(shù)的大小

8、取決于材料性質(zhì)，而與滑動速度和法向作用力的大小無關(guān)，對于一定的材料，其摩擦系數(shù)為一常數(shù)。 （4）靜摩擦系數(shù)大于動摩擦系數(shù)。 它簡單實用，在工程上近似地應(yīng)用該公式進(jìn)行計算。202）分子作用理論（定律）分子作用理論（定律） 這種理論認(rèn)為，表面越光滑，摩擦力越大。摩擦是由于接觸面上的分子吸引力所引起。它明確指出了分子作用對摩擦力的影響。摩擦系數(shù)為 式中： 轉(zhuǎn)換分子平均損耗功； 考慮分子排列與滑動方向不平行的系數(shù)； 分子的平均力； 分子間的距離。qPlPlqQf Q212. 粘著摩擦理論 1）基本要點：摩擦表面處于塑性接觸狀態(tài)；滑動摩擦是粘著與滑動交替發(fā)生的粘滑過程；摩擦力是粘著效應(yīng)和梨溝效應(yīng)產(chǎn)生阻力

9、的總和。 2）摩擦系數(shù)公式： bsbWA F軟材料的壓縮屈服極限軟材料的剪切強(qiáng)度極限sbWFf（A面積） 22第二節(jié)第二節(jié) 磨損磨損1 1磨損的定義和磨損過程磨損的定義和磨損過程1. 磨損的定義：磨損是固體與其它物體或介質(zhì)相互間發(fā)生機(jī)械作用時其表層的破壞過程（表面物質(zhì)在摩擦過程中不斷損失的現(xiàn)象）。 單位時間內(nèi)材料的磨損量稱為磨損率。 磨損量可用體積、質(zhì)量和厚度來度量。2. 磨損過程：機(jī)械零件的正常運行過程中的磨損，一般可用磨損曲線來表征，如圖1-6所示。 23圖圖1-6 正常磨損過程正常磨損過程24 為磨合磨損階段（跑合階段），其磨損率隨時間的增加而降低，磨合磨損出現(xiàn)在摩擦副開始運行時期。 為

10、穩(wěn)定磨損階段，摩擦表面經(jīng)磨合以后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，磨損率較低而且保持不變，這是摩擦副的正常工作時期。 為劇烈磨損階段，其磨損率隨時間而急劇增加，使工作條件迅速惡化，機(jī)械效率下降，精度喪失。還可能產(chǎn)生異常噪聲及震動，摩擦副溫度迅速升高，最終導(dǎo)致零件完全失效。25二二 磨損的分類磨損的分類1. 按磨損量的大小分類（1） 輕微磨損：磨損顆粒尺寸極?。ㄐ∮趲讉€微米）的磨損。 （2）嚴(yán)重磨損：磨損顆粒尺寸較大（大至100微米）的磨損。2. 按磨損表面的作用分類按磨損表面的作用分類機(jī)械類磨損：摩擦表面的機(jī)械作用產(chǎn)生的磨損，包括磨粒磨損、表面塑性變形、脆性剝落等。26分子機(jī)械類磨損：由于分子力作用形成表面粘著結(jié)

11、點，再經(jīng)機(jī)械作用使粘著結(jié)點剪切所產(chǎn)生的磨損，即粘著磨損。腐蝕機(jī)械類磨損：磨損是由介質(zhì)的化學(xué)作用引起表面腐蝕，而摩擦中的機(jī)械作用加速腐蝕過程。包括氧化磨損和化學(xué)腐蝕磨損。273. 3. 按表面相互作用、表層變化和破壞特征分類按表面相互作用、表層變化和破壞特征分類 這種分類方法是將磨損分為三個過程，根據(jù)每一過程的分類說明相互關(guān)系，如圖1-7所示。 圖1-7 磨損分類圖 28 磨損現(xiàn)象的三個過程： （1）表面的相互作用 機(jī)械作用包括彈塑性變形和梨溝效應(yīng)，它可以是由兩個表面的粗糙峰值直接嚙合引起的，也可以是摩擦中夾在兩表面間的外界磨粒造成的。表面分子作用包括相互吸引和粘著效應(yīng)兩種。前者作用力小而后者作

12、用力大。 29（2）表面層的變化 在摩擦表面相互作用下，表面層將發(fā)生機(jī)械的、組織結(jié)構(gòu)的、物理的和化學(xué)的變化，這是由于表面變形、摩擦溫度和環(huán)境介質(zhì)等因素的影響造成的。（3）表面層的破壞形式 擦（損）傷：點蝕（表面疲勞磨損）；剝落；膠 合；微觀磨損304. 按運動類型分類按運動類型分類圖1-8 按磨損機(jī)理特性分類 分為:滑動磨損、滾動磨損、沖擊磨損、微動磨損、氣蝕磨損和流體侵蝕。如圖1-8所示。315. 按磨損機(jī)理分類按磨損機(jī)理分類 根據(jù)基本磨損過程的物理特性進(jìn)行分類，通常將磨損分為四類：磨粒磨損（磨料磨損）、粘著磨損（粘附磨損）、疲勞磨損和腐蝕磨損。三 造成磨損的原因1. 磨粒磨損：接觸表面作相

13、對運動時由于外界硬顆粒或?qū)δケ砻嫔嫌驳奈⑼贵w，在摩擦過程中引起的表面擦傷和表面材料脫落的現(xiàn)象。是最常見的磨損對象。圖1-9。32圖1-9 磨粒磨損模型332. 粘著磨損：接觸表面相對運動時，由于粘著效應(yīng)所形成的粘著結(jié)點（分子連接）發(fā)生剪切斷裂，被剪切的材料或脫落成磨屑，或由一個表面轉(zhuǎn)移到另一個表面而造成的一種磨損。圖1-10。圖圖1-10 粘著磨損模型粘著磨損模型 343. 疲勞磨損：（接觸磨損或點蝕） 指兩接觸表面作滾動或滾動兼滑動復(fù)合摩擦?xí)r，在交變接觸壓應(yīng)力重復(fù)作用下，表層產(chǎn)生彈塑性變形及發(fā)熱等現(xiàn)象，導(dǎo)致表層材料疲勞，產(chǎn)生裂縫并分離出顆?；蛩槠鴦兟渌斐傻哪p。如齒輪傳動中的齒輪磨損。如

14、圖1-11 所示。 35圖1-11 表面裂紋示意圖 a-潤滑油楔入裂紋中；b-裂紋上部金屬呈懸臂梁狀態(tài)；c-裂紋脫離表面364. 腐蝕磨損：在氣體或液體的腐蝕環(huán)境中進(jìn)行摩擦，摩擦表面與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而生成反應(yīng)物，這些反應(yīng)物繼續(xù)摩擦就會剝落，這個過程反復(fù)進(jìn)行所造成的表面損傷，稱為腐蝕磨損。 5. 微動磨損：兩個作相對微振幅振動的受載表面間所產(chǎn)生的磨損。它是一種復(fù)合式磨損，同時涉及粘著、磨粒、腐蝕及疲勞磨損。6. 沖蝕磨損：當(dāng)含有固體硬微粒的流體相對于固體表面運動時，使固體表面所產(chǎn)生的損壞形式，稱為沖蝕磨損。主要包括固體微粒沖蝕、流體沖蝕、氣蝕、電火花沖蝕。37第三節(jié)第三節(jié) 潤滑潤滑

15、一一 潤滑的定義潤滑的定義 潤滑就是用潤滑劑減少（或控制）兩摩擦表面之間的摩擦力或其他形式的表面破壞作用的手段。二二 潤滑的分類和形成條件潤滑的分類和形成條件 根據(jù)潤滑膜在摩擦表面間的分布狀態(tài)分類 （1）全膜潤滑 摩擦面之間有潤滑劑，并能生成一層完整的潤滑膜，把摩擦表面完全隔開。摩擦副運動時，摩擦是在潤滑膜的內(nèi)部分子之間的內(nèi)摩擦，而不是摩擦面直接接觸的外摩擦，這種狀態(tài)稱為全膜潤滑。這是一種理想的潤滑狀態(tài)。 38 全膜潤滑的形態(tài)很多，其中之一就是人們所熟知的液體潤滑。它是用液體作為潤滑劑而獲得的一種理想潤滑狀態(tài)。此外，還可以用氣體、固體、半固體的潤滑劑，形成一層完整的潤滑膜。在邊界摩擦和極壓摩擦

16、狀態(tài)下，只要潤滑劑選用得當(dāng)，在一定條件下同樣也能獲得一層完整的邊界潤滑膜和極壓潤滑膜，能夠起到控制摩擦、減少磨損的效果。39（2）非全膜潤滑）非全膜潤滑 摩擦表面由于粗糙不平或因載荷過大、速度變化等因素的影響，使?jié)櫥ぴ獾狡茐模徊糠钟袧櫥?，一部分為干摩擦，這種狀態(tài)稱為非全膜潤滑。一般由于運動速度變化(啟動、制動、反轉(zhuǎn))，受載性質(zhì)變化(突加、沖擊、局部集中、變載荷等)以及潤滑不良時，設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)這種狀態(tài)，其磨損也比較快。我們應(yīng)當(dāng)力求減少和避免這種狀態(tài)。40圖1-13 軸承副摩擦條件與摩擦系數(shù)的關(guān)系 41 在圖1-13中：nI -1屬子邊界潤滑，依靠邊界油膜承載，常發(fā)生在供油不足、間歇供潤滑劑

17、的低速重載的滑動軸承中。nI -2是以邊界潤滑為主，液體潤滑為輔的半液體潤滑。常發(fā)生在間歇潤滑和供油不足的連續(xù)潤滑中。nI -3也是半液體潤滑，主要依靠油膜承載，少部分載荷由邊界膜承受，常出現(xiàn)在載荷較重的飛濺潤滑和油環(huán)潤滑的滑動軸承中。42nI -4是油膜厚度較薄的液體潤滑。某些油環(huán)潤滑的低載軸承和壓力供油的滑動軸承處于這種潤滑狀態(tài)。nI -5表示油膜厚度較大的液體潤滑。如某些汽輪機(jī)軸承、高速鼓風(fēng)機(jī)軸承、精密機(jī)床主軸軸承等，多在高速輕載條件下工作。43 1. 動壓潤滑動壓潤滑 通過軸承副軸頸的旋轉(zhuǎn)將潤滑油帶入摩擦表面，由于潤滑油的粘性和油在軸承副中的楔形間隙形成的流體動力作用而產(chǎn)生油壓，即形成

18、承載油膜，稱為流體動壓潤滑。流體動壓潤滑理論的假設(shè)條件是潤滑劑的粘性，即潤滑油的粘度在一定的溫度下，不隨壓力的變化而改變；其次是假定發(fā)生相對摩擦運動的表面是剛性的，即在受載及油膜壓力作用下，不考慮其彈性變形。在上述假定條件下，對一般非重載(接觸壓力在15MPa)的滑動軸承，這種假設(shè)條件接近實際情況。三三 潤滑機(jī)理潤滑機(jī)理44 但是，在滾動軸承和齒輪表面接觸壓力增大至400-1500MPa時，上述假定條件就與實際情況不同。這時摩擦表面的變形可達(dá)油膜厚度的數(shù)倍，而且潤滑油的粘度也會成幾何倍數(shù)增加。因此在流體動壓潤滑理論的基礎(chǔ)上，應(yīng)考慮由壓力引起的金屬摩擦表面的彈性變形和潤滑油粘度隨壓力改變這兩個因

19、素，來研究和計算油膜形成的規(guī)律及厚度、油膜截面形狀和油膜內(nèi)的壓力分布更為切合實際，這種潤滑就稱為彈性流體動壓潤滑。45圖1-14 動壓潤滑油膜承載圖圖1-15 徑向軸承動壓潤滑的啟動過程462. 靜壓潤滑靜壓潤滑 通過一套高壓的液壓供油系統(tǒng)，將具有一定壓力的潤滑油經(jīng)過節(jié)流阻尼器，強(qiáng)行供到運動副摩擦表面的間隙中(如在靜壓滑動軸承的間隙中、平面靜壓滑動導(dǎo)軌的間隙中、靜壓絲桿的間隙中等)。摩擦表面在尚未開始運動之前，就被高壓油分隔開，強(qiáng)制形成油膜，從而保證了運動副能在承受一定工作載荷條件下，完全處于液體潤滑狀態(tài)，這種潤滑稱為液體靜壓潤滑。47圖1-16 承受徑向載荷 的靜壓軸承48分類 吸附膜反應(yīng)膜

20、物理吸附膜化學(xué)吸附膜化學(xué)反應(yīng)膜氧化膜特點由于分子吸引力使極性分子定向排列，吸附在金屬表面，吸附與脫附完全可逆。由極性分子的有價電子與基體表面的電子發(fā)生交換而產(chǎn)生的化學(xué)結(jié)合力，使金屬皂的極性分子定向排列，吸附在金屬表面上，吸附與脫附不完全可逆。硫、磷、氯等元素與金屬表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成金屬膜，這種膜的熔點高，剪切強(qiáng)度低，這種反應(yīng)是不可逆的。金屬表面由于結(jié)晶點陣原子狀態(tài)處于不平衡，化學(xué)活性比較大，極易與氧反應(yīng)形成氧化膜。形成條件在8360-41800J/mol的吸附熱時形成，在高溫時脫附。在41800-418000J/mol的吸附熱時形成，在高溫時脫附，隨之發(fā)生化學(xué)變化。在高溫條件下反應(yīng)生成。在

21、室溫下無油純凈的金屬表面氧化生成。適用范圍 常溫、低速、輕載 中等溫度、速度、載荷重載、高溫、高速只能起瞬時潤滑作用。舉例脂肪酸極性分子吸附在金屬表面，形成脂肪酸膜，可作為滑動導(dǎo)軌、輕載的蝸桿傳動的潤滑。硬脂酸極性分子和氧化鐵在有水的情況下，反應(yīng)生成硬脂酸鐵膜。十二烷基硫醇中的硫原子與鐵反應(yīng)，生成硫化鐵，只作為重載齒輪，蝸桿傳動的潤滑及金屬切削冷卻液用。室溫下切削鋼、鐵等表面，形成氧化鐵膜（Fe3O4）。3.邊界潤滑(即邊界摩擦)表1-1 邊界膜的分類及其適用范圍49 邊界潤滑是從摩擦面間的潤滑劑分子與分子間的內(nèi)摩擦(即液體潤滑)過渡到摩擦表面直接接觸之前的臨界狀態(tài)。這時摩擦界面上存在著一層吸

22、附的薄膜，厚度通常為0.1m左右，具有一定的潤滑性能。我們稱這層薄膜為邊界膜。邊界膜的潤滑性能主要取決于摩擦表面的性質(zhì);取決于潤滑劑中的油性添加劑、極壓添加劑對金屬摩擦表面形成的邊界膜的結(jié)構(gòu)形式，而與潤滑油品的粘度關(guān)系不大。50圖1-17 邊界層的定向結(jié)構(gòu)51圖1-18 含極性分子的礦物油油膜 圖1-19 單分子吸附膜的潤滑作用模型圖1-20 邊界潤滑機(jī)理模型524固體潤滑固體潤滑 在摩擦面之間放入固體粉狀物質(zhì)的潤滑劑，同樣也能起到良好的潤滑效果。圖1-21所示，為兩摩擦面之間有固體潤滑劑，它的剪切阻力很小，稍有外力，分子間就會產(chǎn)生滑移。這樣就把兩摩擦面之間的外摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w潤滑劑分子間的內(nèi)摩

23、擦。固體潤滑有兩個必要條件，首先是固體潤滑劑分子間應(yīng)具有低的剪切強(qiáng)度，很容易產(chǎn)生滑移;其次是固體潤滑劑要能與摩擦面有較強(qiáng)的親和力，在摩擦過程中，總是使摩擦面上始終保持著一層固體潤滑劑，而且這一層固體潤滑劑不腐蝕摩擦表面。一般在金屬表固上是機(jī)械附著，但也有形成化學(xué)結(jié)合的。具有上述性質(zhì)的面體物質(zhì)很多，例如石墨、二硫化鉬，滑石粉等。53圖1-21 作為固體潤滑劑的滑移54四四 潤滑方式及其選擇潤滑方式及其選擇 強(qiáng)制供氣潤滑氣體潤滑粉末潤滑組合、復(fù)合材料潤滑覆蓋膜潤滑整體潤滑固體潤滑集中潤滑滴下潤滑裝填密封潤滑涂刷潤滑脂潤滑噴霧潤滑不循環(huán)潤滑循環(huán)潤滑集中潤滑強(qiáng)制潤滑油杯、油鏈潤滑油繩、油墊潤滑飛濺潤滑

24、滴油潤滑油池潤滑手工潤滑油潤滑潤滑方法55第四節(jié)第四節(jié) 潤滑劑概論潤滑劑概論 1. 潤滑劑的基本功能 （1）降低摩擦系數(shù)：在兩個相對摩擦的表面之間加入潤滑劑，形成一個潤滑油膜的減摩層，就可以降低摩擦系數(shù)，減少摩擦阻力，減少功率消耗。例如在良好的液體摩擦條件下，其摩擦系數(shù)可以低到0.001甚至更低。此時的摩擦阻力主要是液體潤滑膜內(nèi)部分子間相互滑移的低剪切阻力。 （2）減少磨損：潤滑劑在摩擦表面之間，可以減少由于硬粒磨損、表面銹蝕、金屬表面間的咬焊與撕裂等造成的磨損。因此，在摩擦表面間供應(yīng)足夠的潤滑劑，就能形成良好的潤滑條件，避免油膜的破壞，保持零件配合精度，從而大大減少磨損。 56（3）降低溫度

25、：潤滑劑能夠降低摩擦系數(shù)，減少摩擦熱的產(chǎn)生。我們知道運轉(zhuǎn)的機(jī)械，克服摩擦所做的功，全部轉(zhuǎn)變成熱量，一部分由機(jī)體向外擴(kuò)散，一部分則不斷使機(jī)械溫度升高。采用液體潤滑劑的集中循環(huán)潤滑系統(tǒng)就可以帶走摩擦產(chǎn)生的熱量，起到降溫冷卻，使機(jī)械控制在所要求的溫度范圍內(nèi)運轉(zhuǎn)。 57 （4）防止腐蝕、保護(hù)金屬表面 機(jī)械表面，不可避免地要和周圍介質(zhì)接觸(如空氣、水濕、水汽、腐蝕性氣體及液體等)使機(jī)械的金屬表面生銹、腐蝕而損壞。尤其是冶金工廠的高溫車間和化工廠腐蝕磨損顯得更為嚴(yán)重。 潤滑油、脂對金屬沒有腐蝕作用，能隔絕潮濕空氣中的水分和有害介質(zhì)的侵蝕。我們在機(jī)械的金屬表面涂上一層加有防腐、防銹添加劑的油或脂，便可起到防

26、腐、防銹和保護(hù)金屬表面的作用。58 （5）清潔沖洗作用 摩擦副在運動時產(chǎn)生的磨損微?；蛲鈦斫橘|(zhì)等，都會加速摩擦表面的磨損。利用液體潤滑劑的流動性，可以把摩擦表面間的磨粒帶走，從而減少磨粒磨損。在壓力循環(huán)潤滑系統(tǒng)中，沖洗作用更為顯著。在冷軋、熱軋以及切削、磨削、拉拔等加工工藝中采用潤滑劑，除有降溫冷卻作用外，還有良好的沖洗作用，防止表面被固體雜質(zhì)劃傷，使加工成品(鋼材)表面具有較好的質(zhì)量和表面粗糙度。例如在內(nèi)燃機(jī)汽缸中的潤滑油里加入懸浮分散添加劑，使油中生成的凝膠和積炭從汽缸壁上洗滌下來，隨同循環(huán)油過濾器濾除，以保持油的清潔。 59 （6）密封作用 蒸汽機(jī)、壓縮機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等的汽缸與活塞，潤滑油不

27、僅能起到潤滑減摩作用，而且還有增強(qiáng)密封的效果，使其在運轉(zhuǎn)中不漏氣，提高工作效率的作用。 潤滑脂對于形成密封有特殊作用，可以防止水濕或其他灰塵、雜質(zhì)浸人摩擦副。例如采用涂上潤滑脂的油浸盤根，對水泵軸頭的密封既有良好的潤滑作用，又可以防止泄漏和灰塵雜質(zhì)浸人泵體而起到良好的密封作用。 （7）阻尼振動 潤滑劑能將沖擊振動的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗?，起到減緩沖擊，吸收噪音的作用。 此外，潤滑油還有減少噪聲的效能。60 2. 對潤滑劑的基本性能要求 （1）摩擦性能：一般要求潤滑劑具有盡可能小的摩擦系數(shù)，保證機(jī)械運行敏捷而平穩(wěn)，減少能耗。對于某些特殊機(jī)械，如液力傳動系統(tǒng)、摩擦傳動和摩擦制動系統(tǒng)，則要求有較高的摩擦

28、系數(shù)。 61（2）適宜的粘度：粘度是液體潤滑劑的最重要的性能，因此選擇潤滑劑時首先考慮粘度是否合適。高粘度易于形成動壓油膜，油膜較厚，能支承較大負(fù)荷，防止磨損。但粘度太大，即內(nèi)摩擦太大，會造成摩擦熱增大，摩擦面溫度升高；而且在低溫下不易流動，不利于低溫啟動。低粘度時，摩擦阻力小，能耗低，機(jī)械運行穩(wěn)健，溫升不高。但如粘度太低，則油膜太薄，承受負(fù)荷的能力小，易于磨損，且易滲漏流失，特別是容易滲入疲勞裂紋，加速疲勞擴(kuò)展，從而加速疲勞磨損，降低機(jī)械零件壽命。 62（3）極壓性：處于邊界潤滑狀態(tài)時，粘度作用不大，主要靠邊界膜強(qiáng)度支承載荷，因此要求潤滑劑具有良好的極壓性，以保證在邊界潤滑狀態(tài)下，如啟動時和

29、低速重負(fù)荷時，仍有良好的潤滑。（4）化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性：潤滑劑從生產(chǎn)、銷售、貯存到使用有一個過程，因此要求一般潤滑劑具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，在貯存、運輸、使用過程中不易被氧化、分解變質(zhì)。63（5）材料適應(yīng)性： 潤滑劑在使用中必然與金屬和密封材料相接觸，因此要求其對接觸的金屬材料不腐蝕，對橡膠等密封材料不溶脹。 （6）純凈度： 要求潤滑劑不含水和雜質(zhì)。 643. 潤滑劑的分類和選擇(根據(jù)潤滑劑的物質(zhì)形態(tài)分類) 見圖1-22 (1)氣體潤滑劑：采用空氣、蒸汽或氮氣、氦氣等某些惰性氣體作為潤滑劑，可使摩擦表面被高壓氣體分隔開。如航海用的慣性陀螺儀；重型機(jī)械中垂直透平機(jī)的推力軸承；大型天文望

30、遠(yuǎn)鏡的轉(zhuǎn)動支承軸承；高速磨頭的軸承等都可用氣體潤滑。氣體潤滑的最大優(yōu)點是摩擦系數(shù)極小，幾乎接近于零。氣體的粘度不受溫度的影響，所以氣體潤滑的軸承，阻力小、精度高。65空氣、氦、氮、氫等氣體潤滑劑脂等聚四氟乙烯、酚醛樹有機(jī)物石墨、氮化硼等無機(jī)物等、金屬化合物等、軟金屬固體潤滑劑酰胺脂、聚脲脂等有機(jī)脂工業(yè)凡士林等烴基脂膨潤土脂、硅膠脂等無機(jī)脂基脂、鋁基脂等鋰基脂、鈣基脂、鈉皂基脂潤滑脂水乙二醇乳化液水水基液體氟油磷酸酯硅油、硅酸酯聚醚合成烴酯類油合成油殘渣潤滑油餾分礦物油礦物油、鯨魚油等茶油、菜油、蓖麻油動植物油液體潤滑劑潤滑劑22MoSCaFPbCAuAgZnSnPb圖1-22 潤滑劑分類簡圖

31、66 (2)液體潤滑劑 軋鋼機(jī)的減速機(jī)、齒輪座、精密的油膜軸承等，均采用不同粘度和性能的液體潤滑油潤滑。液體潤滑劑包括礦物潤滑油、合成潤滑油、動植物油、乳化油等。 (3)半固體潤滑劑 潤滑脂是一種介乎流體和固體之間的一種塑性狀態(tài)或膏脂狀態(tài)的半固體物質(zhì)。它包括各種礦物潤滑脂、合成潤滑脂、動植物脂等。廣泛用于各種類型的滾動軸承和垂直安裝的平面導(dǎo)軌上。 67(4) 固體潤滑劑 利用具有特殊潤滑性能的固體潤滑劑，如石墨、二硫化鉬、二硫化鎢等，代替潤滑油、脂隔離摩擦接觸表面，形成良好的固體潤滑膜，以達(dá)到減少摩擦、降低磨損的良好潤滑作用。68 4. 潤滑油的理化指標(biāo)及技術(shù)性能潤滑油的理化指標(biāo)及技術(shù)性能 1

32、）外觀 質(zhì)量優(yōu)良的油，首先應(yīng)當(dāng)給人以良好的外觀感覺，這是十分重要的，油品質(zhì)量的優(yōu)劣，很大程度上可以從外觀察覺，特別是進(jìn)入商品市場，油品的外觀就顯得更為重要。 顏色：油品的精制程度越高，顏色越淺。粘度低的油，顏色也較淺。 69(1)(1)顏色顏色 油品的精制程度越高，顏色越淺。粘度低的油，顏色也較淺。但某些高粘度的油雖然精制粘度很高，其顏色仍然較深。潤滑油在使用過程中，由于雜質(zhì)污染及氧化變質(zhì)都會逐漸使顏色變深甚至發(fā)黑，因此從油品的顏色變化情況可以大致判斷油品的變質(zhì)程度。顏色的鑒別方法，按照石油產(chǎn)品顏色測定法，GB/T6540一86(91)把油品注入比色管內(nèi)、然后與標(biāo)準(zhǔn)玻璃色片相比較，以其相當(dāng)?shù)纳?/p>

33、號作為該油品的色度。本測定法將顏色從淺到深共分為16個色號，色號越小顏色越淺，反之則顏色越深。 70 0號為無色，從淺黃、黃、深黃、棕、深棕至8號為近黑色。輕質(zhì)油如汽輪機(jī)油，液壓油的新油品顏色，一般都在3號以下，當(dāng)使用中的油品顏色加深至5號時就要考慮換油。重質(zhì)油如齒輪油，油膜軸承油，汽缸油，內(nèi)燃機(jī)用油等新油顏色較深，達(dá)到6號，甚至以上。因此重質(zhì)油一般不檢驗顏色。質(zhì)量優(yōu)良的油品，顏色是均一的，沒有沉淀或分層現(xiàn)象。新的礦物油均有熒光反應(yīng)。用過的舊油則熒光反應(yīng)消失。IS020491996及ASTMDl5001982石油產(chǎn)品顏色測定，與我國的GB/654086(91)相同。 71(2)透明度 質(zhì)量良好

34、的油品應(yīng)當(dāng)有較好的透明度，輕質(zhì)油的透明度更好(乳化油例外)。油中含有水分，氣體雜質(zhì)及其他外來成分，都會影響透明度。檢驗方法，將油品盛入3040mm玻璃試管，冷卻至5，應(yīng)透明，如果油中含有蠟質(zhì)或其他成分，在低溫下就會析出而影響透明度。有時第一次冷卻，油品仍然透明，但在冷卻后再升溫至室溫，如此反復(fù)冷卻兩三次后油品就顯出混濁現(xiàn)象，這證明油品質(zhì)量欠佳。要反復(fù)多次冷卻油品仍然透明，才證明油品質(zhì)量良好。72 (3)氣味 優(yōu)良的油品在使用過程中不應(yīng)當(dāng)散發(fā)出刺激性或使人不愉快的臭氣，以免影響工人身體健康。簡單的檢驗方法，將油樣盛入燒杯，加至80，在攪動中靠近燒杯附近，不應(yīng)嗅到刺激性的臭味。在夏季有時油箱溫度達(dá)

35、到60，地下油庫一般通風(fēng)不是十分良好，如果油品散發(fā)出難聞的氣味，會直接影響值斑人員的工作，這是令人難以接受的。一般含有硫、磷、添加劑的油品，如果添加劑的質(zhì)量處理不好就會有強(qiáng)烈的刺激性氣味，因此驗收新產(chǎn)品油時要特別注意。水基潤滑介質(zhì)的質(zhì)量較差時在使用中極容易因細(xì)菌腐敗而變質(zhì)，嚴(yán)重時會發(fā)黑、發(fā)臭，引起頭暈嘔吐，這就必須換用新液。 732）流動性能流動性能 這是潤滑油最重要的技術(shù)性能，它直接影響潤滑系統(tǒng)的工作，由以下幾項指標(biāo)簽別。 (1)粘度 潤滑油是一種粘性流體，必須施加一定的外力，才能克服其阻力而發(fā)生流動，這種內(nèi)阻力就是內(nèi)摩擦阻力，內(nèi)摩擦阻力大小的性質(zhì)即示粘性，用粘度來表示。牛頓用以下方程式表示

36、其力學(xué)特性，見圖1-23。74圖1-23 牛頓液體時間距離力距離時間距離距離力距離速度應(yīng)力22/dhdu時間壓力粘度pscmdyn22秒厘米達(dá)因粘度（CGS制）采用SI制（國際單位），動力粘度=帕秒=Pa s smN22秒米牛動力粘度75 運動粘度：動力粘度與液體密度之比。 式中： 運動粘度，cm2/s（采用CGS制），或mm2/s，也稱為斯（st）。 運動粘度的測定比較方便，參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2651988。 除此以外，還有條件粘度(或相對粘度)。常用的有恩氏粘度，代表符號(E)，測定方法GBT 26688。 76(2)粘度指數(shù) 潤滑油的粘度與溫度有著密切的關(guān)系，粘度隨著溫度的變化而變化

37、，然而粘度變化的幅度，各種油品不完全相同。在國際上目前廣泛采用粘度指數(shù)VI(Viscosfty Index)這一指標(biāo)，用它來評價油品的粘度受溫度變化影響的程度，即粘溫特性的優(yōu)劣。 77(3)凝固點凝固點 凝固點是指油品喪失流動時的最高溫度，這就限制了油品的最低流動溫度，從使用部門出發(fā)，總希望凝固點盡量的低，但是凝固點越低煉制就越困難，所花的成本代價成倍地提高，為了經(jīng)濟(jì)效益，要適當(dāng)?shù)乜刂颇厅c。只有冬季在室外作業(yè)的設(shè)備才要求較低的凝固點，而且隨地區(qū)的差異，要求也應(yīng)有不同。我國東北華北地區(qū)室外作業(yè)的設(shè)備凝固點一般達(dá)到-45。78 (4)低溫粘度 設(shè)備的作業(yè)環(huán)境溫度，隨著季節(jié)的變化而變化，當(dāng)環(huán)境溫度

38、降至最低時，為了啟動的順利，這時潤滑油的粘度增至最大，但不能超過允許值，是根據(jù)油泵制造廠所規(guī)定的油泵工作時最大粘度而決定的，這一粘度各個廠商有不同的規(guī)定限制。一般用在循環(huán)系統(tǒng)的油泵，最大工作粘度不超過87010 mzs。否則油泵啟動就會發(fā)生故障。 79(5)流動性 潤滑油流動性測定法，我國 制 定GB/T12578-90潤滑油的流動性測定，(u形管法)。 (6)低溫泵送性 測定內(nèi)燃機(jī)油的臨界泵送性，用微型粘度計進(jìn)行測定。我國制訂了相應(yīng)的GB/T9171標(biāo)準(zhǔn)。803）氧化安定性 潤滑油在工作中總是要與空氣中的氧接觸，發(fā)生氧化反應(yīng)，生成酸類，膠泥物，使油的顏色加深變暗，粘度增加，酸性增加，產(chǎn)生沉淀

39、物，最終限制了油品的使用性能。 測定油品的抗氧性能，常用的有以下幾種方法：81 (1)加抑制劑礦物油的氧化特性測定法。已制訂為國家標(biāo)準(zhǔn)， GB/T1258190。 (2)氧化安定性(極壓潤滑油氧化特性測定法)。SH/T0123。824）機(jī)械安定性 含有高分于聚合物的油品，在使用過程中，粘度有降低的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象特別是稠化油表現(xiàn)最嚴(yán)重，必須控制粘度下降的幅度，應(yīng)做剪切試驗。 剪切安定性試驗方法：齒輪機(jī)剪切法，SH/T0200。該方法試驗CKC、CKD工業(yè)閉式齒輪油；SH/T0103，該方法試驗優(yōu)質(zhì)抗磨液壓油HM。835）抗水性 鋼鐵設(shè)備生產(chǎn)過程中要使用大量的冷卻水，少量的水分混入潤滑系統(tǒng)中，幾乎

40、是很難避免的，有時候進(jìn)入油中的水是大量的，這就要求潤滑油具有良好的抗乳化性能，當(dāng)水分進(jìn)入油中時應(yīng)能很快地從油中分離出來，不與油混合形成穩(wěn)定的乳化液，因為油乳化后會降低油的性能，抗磨性、抗氧化性會受到嚴(yán)重的影響。對水基潤滑液無法要求它的抗水性能，但無論是進(jìn)水或失水對其性能都有較大影響。84 (1)抗乳化性 水分混入油變成乳濁狀，是否很快的油水分離開，有兩種測試方法： 第一種GB/T73051987，石油和合成液抗乳化性能測定法。用這種方法測新油為優(yōu)質(zhì)油，但一經(jīng)使用很快就失去抗乳化能力，因此用這種方法來評定使用中經(jīng)常要與水接觸的油并不理想，需要采用第二種方法GB/T802287潤滑抗乳化性能測定法

41、。 85(2)水解安定性。液壓系統(tǒng)也會進(jìn)入水分，一般是從油缸帶入系統(tǒng)中，也有從油箱外進(jìn)入，冷卻器漏水也可能進(jìn)水，總之水進(jìn)入油中，添加劑和油品本身不應(yīng)與水起反應(yīng)而變質(zhì)，因此對高質(zhì)量的液壓油要求具有良好的水解安定性。測定方法按SH/T0301。 (3)水分。抗水良好的油，當(dāng)水進(jìn)入油中，水立即降到油箱底部，油中并不含有大量的水，只有乳濁狀的水分才能分散在油中，因此測定油中的含水量，大致也能判斷油的抗水性能，優(yōu)質(zhì)油是不含有水分的。水分檢測方法按GB/T2601977石油產(chǎn)品水分測定法。86 6）抗泡沫性能 潤滑油在使用過程中，受到強(qiáng)烈的機(jī)械攪拌，以及回入油箱的油，流速太快，都會產(chǎn)生泡沫，泡沫存在于油中

42、會嚴(yán)重阻礙潤滑系統(tǒng)的工作，最嚴(yán)重的時候，泡沫會從油箱上蓋溢出。潤滑油中常常加入硅油或醚類消泡劑。潤滑油泡沫特性測定法見GB 1257990。 877）防護(hù)性能 潤滑油對摩擦元件必須有良好的保護(hù)性能，要防止金屬銹蝕，更不得腐蝕金屬。這是最基本的要求。如果元件中含有銀、鎘的部件，它們對于含硫添加劑十分敏感，所以這類元件使用的油品，要求對銀有良好的適應(yīng)性。測檢方法有以下幾種： (1)腐蝕。按GB/T 50961985石油產(chǎn)品的銅片腐蝕試驗法。 (2)液相銹蝕。按GB/T111431989加抑制劑礦物油在水存在下防銹性能試驗。 (3)銹蝕試驗。用這一方法試驗水基乳化液，任何優(yōu)良乳化液都不得有銹斑。88

43、 8）抗磨性能抗磨性能 這是潤滑油最重要的性能，油品的質(zhì)量很大程度上決定于它的抗磨性能。極壓齒輪油和抗磨液壓油對抗磨性能都有特殊的要求。測定抗磨性能的方法有以下幾種。 (1)四球機(jī)試驗 按GB/T 3142-1982潤滑劑承強(qiáng)能力測定法(四球法)。 最大無卡咬負(fù)荷，代表符號PB； 燒結(jié)負(fù)荷，代表符號PD； 綜合磨損值ZMZ，測出PB值和PD值后按公式計算得出； 89MS-800四球摩擦驗機(jī) 90MS-800四球摩擦驗機(jī)的原理nMS-800四球摩擦驗機(jī)的原理是采用一組四個直徑為12.7mm的鋼球，下面三個鋼球固定不動，浸沒在潤滑劑中，上面一個鋼球被夾持并與主軸一起運動，在軸向壓力作用下，上球和下面三球發(fā)生相對滑動，經(jīng)過一定時間，下面三球的表面便會產(chǎn)生圓形或橢圓形的磨斑。對各組鋼球由小到大施加不同數(shù)值的軸向載荷，測量相應(yīng)的磨斑直徑，通過查表確定相應(yīng)的負(fù)荷值作為評定潤滑劑抗磨性能的依據(jù)。 91 低負(fù)荷長時間磨斑直徑，代表符