電觸點(diǎn)的摩擦磨損潤(rùn)滑

1、Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2廈門邁士通公司培訓(xùn)1電觸點(diǎn)的摩擦、磨損及潤(rùn)滑Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2廈門邁士通公司培訓(xùn)2電觸點(diǎn)的摩擦、磨損及潤(rùn)滑第一節(jié) 緒論第二節(jié) 滑動(dòng)摩擦第三節(jié) 滑動(dòng)磨損第四節(jié) 微動(dòng)第五節(jié) 觸點(diǎn)潤(rùn)滑及潤(rùn)滑劑Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2廈門邁士通公司培訓(xùn)3第一節(jié) 緒論一、摩擦、磨損是滑動(dòng)電接觸中的重要現(xiàn)象。滑動(dòng)：和連接

2、器的接通、斷開(kāi)有關(guān)的較大相對(duì)運(yùn)動(dòng)?；瑒?dòng)接觸典型例子：電機(jī)電刷與滑環(huán)或整流子之間的接觸電車電弓與電線之間的接觸變阻器滑動(dòng)頭、開(kāi)關(guān)中的滑動(dòng)觸頭等。二、電接觸過(guò)程中滑動(dòng)摩擦和磨損的特點(diǎn)摩擦將使滑動(dòng)過(guò)程中能量受到損失；接觸界面的溫升，可能使金屬軟化、熔焊使磨損現(xiàn)象變得十分嚴(yán)重。溫升還會(huì)加速表面氧化過(guò)程而使電氣連接失效。磨損則使表面金屬特別是貴金屬迅速喪失，露出基底金屬，因而造成腐蝕和接觸不良。不僅要減小摩擦和磨損，而且要保證良好的電氣接觸。Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2廈門邁士通公司培訓(xùn)4第二節(jié) 滑動(dòng)摩擦一、滑動(dòng)過(guò)程

3、中表面的接觸狀態(tài)兩種形式兩元件表面凸丘凸丘，形成接觸斑點(diǎn)，幾率??；1. 兩元件表面凸丘凹谷，交錯(cuò)咬合，形成接觸斑點(diǎn)，幾率多。(a) 峰峰接觸；(b)峰谷接觸Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2廈門邁士通公司培訓(xùn)5一、滑動(dòng)過(guò)程中表面的接觸狀態(tài)兩元件在接觸力P作用下相對(duì)滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械摩擦力有4個(gè)分量接觸面粘結(jié)產(chǎn)生的剪切力Fs粘結(jié)（冷焊 ）現(xiàn)象：兩個(gè)金屬表面相互接觸時(shí)，接觸點(diǎn)壓力接近或超過(guò)金屬原子之間的結(jié)合力時(shí)，接觸面間便相互粘結(jié)在一起。剪切力金屬的剪切強(qiáng)度， 相對(duì)滑動(dòng)面在金屬內(nèi)部接觸面凸丘咬合產(chǎn)生的剪切力Fa接觸面塑

4、性變形產(chǎn)生的剪切力Fp接觸面彈性變形產(chǎn)生的剪切力FeBeijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2廈門邁士通公司培訓(xùn)6一、滑動(dòng)過(guò)程中表面的接觸狀態(tài)摩擦系數(shù)庫(kù)侖布摩擦定律這就是著名的阿門頓無(wú)關(guān)摩擦系數(shù)與視在接觸面常數(shù)則是常數(shù)和，當(dāng)接觸材料一定時(shí)，假定為平均值。為比摩擦力。中單位面積摩擦力，稱，實(shí)際接觸面的接觸更是如此。同一軌道上的重復(fù)滑動(dòng)特別是正常大氣情況下許多情況下HPFHHHAAPFFFFFPFFFFPFfbbssepaepasf1A,bBeijing University of Posts and Telecommuni

5、cations2022-7-2廈門邁士通公司培訓(xùn)7二、粘結(jié)情況下的滑動(dòng)摩擦 若兩個(gè)接觸界面間有相對(duì)滑移時(shí)，粘結(jié)處受剪力和壓力聯(lián)合作用，摩擦力的大小主要取決于金屬實(shí)際的粘結(jié)面積。金屬粘結(jié)面積的影響因素：變形系數(shù)0滑移系數(shù)1減壓系數(shù)21. 膜層系數(shù)3Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2廈門邁士通公司培訓(xùn)8二、粘結(jié)情況下的滑動(dòng)摩擦變形系數(shù)0 ：微觀峰頂高度不同，當(dāng)較高的峰頂呈現(xiàn)塑性變形時(shí)，較低的峰頂可能呈現(xiàn)彈性變形。而粘結(jié)面積不應(yīng)當(dāng)包括彈性接觸面積在內(nèi)。由收縮電阻理論可知，除彈性變形以外的塑性接觸面積A0為：A0= 0A

6、=P/H。A為全部變形接觸面積；0為變形系數(shù)，值在0.21.2之間；H為材料表面硬度；P為正向接觸壓力。 Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2廈門邁士通公司培訓(xùn)9二、粘結(jié)情況下的滑動(dòng)摩擦滑移系數(shù)1：粘結(jié)后，由于在滑移過(guò)程中剪切力的影響，其粘結(jié)面積比在靜止?fàn)顟B(tài)下只有單純壓力時(shí)的粘結(jié)面積大。由圖所示，單個(gè)峰頂接觸面積由XY擴(kuò)大到XY，引入滑移系數(shù)1，則有：平均半徑為a0，平均增加的滑移距離為S， n為接觸點(diǎn)數(shù)，A1為滑移后的接觸面積，一般地， 1=1.01.5。00000011212AnsaAnsaAAABeijing

7、 University of Posts and Telecommunications2022-7-2廈門邁士通公司培訓(xùn)10二、粘結(jié)情況下的滑動(dòng)摩擦減壓系數(shù)2：在粘結(jié)區(qū)域內(nèi)尚有一部分彈性力參與作用，故減壓后實(shí)際粘結(jié)面積將減少，減壓系數(shù)2為： 2= A2/A1 。A2為減壓后的面積。 2 其值一般在0.61.0之間。Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2廈門邁士通公司培訓(xùn)11二、粘結(jié)情況下的滑動(dòng)摩擦膜層系數(shù)3：表面膜層對(duì)粘結(jié)影響極大，若膜層介于金屬微觀峰頂之間，則金屬粘結(jié)作用消失。故膜層的存在便減少了實(shí)際金屬接觸面積。

8、膜層系數(shù)3為：3= A3 /A2 。A3為不包括膜層在內(nèi)的實(shí)際金屬接觸面積。3其值一般在01.0之間，若3=0，表明在接觸界面上均覆蓋著膜層；若3=1，表明在接觸界面上不存在膜層。Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2廈門邁士通公司培訓(xùn)12二、粘結(jié)情況下的滑動(dòng)摩擦摩擦力F： 在粘結(jié)情況下，摩擦力F主要應(yīng)是切斷金屬間的粘結(jié)所需的剪切力。 F=3 A2m+(1-3) A2 fm為金屬剪切強(qiáng)度；f為克服膜層之間摩擦所需的剪應(yīng)力，其值非常小，通常遠(yuǎn)小于0.1，m f；F 3 A2m 321 (P/H) m Beijing U

9、niversity of Posts and Telecommunications2022-7-2廈門邁士通公司培訓(xùn)13二、粘結(jié)情況下的滑動(dòng)摩擦摩擦系數(shù) 及其影響因素：為得到較小的摩擦系數(shù)，應(yīng)使321m盡可能小，而使材料硬度H盡可能大。有矛盾！比如硬度H大的材料，滑移系數(shù)1必然會(huì)小，這是一致的，但其剪切強(qiáng)度m必然很大，如用基底硬的材料在上面鍍以較軟材料，則結(jié)果是H值大而m將比較小。但m太小時(shí)又加大了滑移系數(shù)1。所以應(yīng)使用具有一定硬度而延展性小的表面鍍層為宜。人為覆蓋膜層，在滑動(dòng)電接觸表面涂一層很薄的潤(rùn)滑劑，但3不可為零，因?yàn)樾枰幸欢ǖ慕饘僦苯咏佑|，以保持良好的電氣性能。HPFm123Beij

10、ing University of Posts and Telecommunications2022-7-2廈門邁士通公司培訓(xùn)14三、電觸點(diǎn)材料表面的粘結(jié)基礎(chǔ)金屬（如銅、鋁）在空氣中放置容易生成膜層，因此很少粘結(jié)，但在真空中如經(jīng)多次摩擦，表面膜層被磨去而易粘結(jié)。貴金屬如金、鉑、鈀等很少受到空氣腐蝕，故容易粘結(jié)；接插件、開(kāi)關(guān)等密封抽真空后，粘結(jié)趨勢(shì)更大；嚴(yán)格清潔處理表面后也容易發(fā)生粘結(jié)。常用觸點(diǎn)材料在空氣中膜層生長(zhǎng)及粘結(jié)程度Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2廈門邁士通公司培訓(xùn)15三、電觸點(diǎn)材料表面的粘結(jié)直流鍍金的粘

11、結(jié)：粘結(jié)順序作了排列，序號(hào)愈大，愈不易粘結(jié)為減少粘結(jié)，應(yīng)當(dāng)提高鍍層硬度，同時(shí)還應(yīng)減小其延展性。鍍金狀態(tài)合 金 成分含 碳(%)努氏硬度(25克)延展性(%)粘 結(jié)順序純金(氧化物)無(wú)0.015010124K硬金(氰化物)無(wú)0.01200102合金(堿性)0.7%鎘無(wú)1355-103合金(氰化物)10銀0.071400.754合金(氰化物)0 . 1 5 %鈷0.15180代表平面運(yùn)動(dòng)方向，金觸點(diǎn)，500克負(fù)載Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2廈門邁士通公司培訓(xùn)29Beijing University of Pos

12、ts and Telecommunications2022-7-2廈門邁士通公司培訓(xùn)30粒塊形成機(jī)理a代表粒塊粘附的表面，代表平面運(yùn)動(dòng)方向單向滑動(dòng)過(guò)程中滑針和平面重量變化Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2廈門邁士通公司培訓(xùn)31二、金鍍層的磨損滑針磨損金滑針在鍍金平面上的往復(fù)滑動(dòng)過(guò)程現(xiàn)象：Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2廈門邁士通公司培訓(xùn)32二、金鍍層的磨損轉(zhuǎn)折點(diǎn)滑針開(kāi)始被磨損的滑動(dòng)次數(shù)稱為轉(zhuǎn)折點(diǎn)，如圖。了解轉(zhuǎn)折點(diǎn)非常重要。因?yàn)榛?/p>

13、與平面不同，滑針接觸面積很小，一旦被磨損，其接觸點(diǎn)處的鍍層很快被磨損殆盡而暴露出基底金屬。 轉(zhuǎn)折點(diǎn)的滑行次數(shù)t ：d為滑道長(zhǎng)度(cm)；P為接觸壓力(gf)；k為常數(shù)，對(duì)金滑針與金平面，k=17103；t為往返的單程滑行次數(shù)。Pdkt Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2廈門邁士通公司培訓(xùn)33二、金鍍層的磨損 對(duì)粒塊形成的影響因素滑動(dòng)方向：?jiǎn)蜗?、往返結(jié)果相似負(fù)載：增加負(fù)載促使由粒塊形成到滑針磨損的轉(zhuǎn)化，使轉(zhuǎn)折點(diǎn)的滑行次數(shù)減少；滑道長(zhǎng)度：越短，由平面磨損向滑針磨損的轉(zhuǎn)化越快，轉(zhuǎn)折點(diǎn)的滑行次數(shù)也可減少。 一般地，對(duì)純金

14、觸點(diǎn)，當(dāng)接觸壓力為100gf，滑道長(zhǎng)度為1cm時(shí)，轉(zhuǎn)折點(diǎn)次數(shù)大約為150-200次。 Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2廈門邁士通公司培訓(xùn)34二、金鍍層的磨損磨損估算鍍金層的磨損包括了粘結(jié)磨損和粒塊的擦傷磨損。 磨損體積V和磨損距離X和真實(shí)接觸面積成正比：V，總磨損體積；P，正壓力；H，材料表面硬度；X，滑移長(zhǎng)度； K ，是一個(gè)無(wú)量綱數(shù)，稱作磨損系數(shù)。和接觸壓力P的關(guān)系 ：當(dāng)壓力小于4gf時(shí)，磨損系數(shù)K幾乎為零，即不產(chǎn)生磨粒；當(dāng)壓力超過(guò)50gf后，磨損系數(shù)K基本為一常數(shù)，其值大約為3.110-4。XHPKV Be

15、ijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2廈門邁士通公司培訓(xùn)35二、金鍍層的磨損影響鍍金層磨損的因素硬度：硬材料的耐磨性高于軟材料的耐磨損性。原因是隨著硬度的增加，將減少真實(shí)的接觸面積，真實(shí)的接觸面積對(duì)所有的磨損過(guò)程起著重要的作用。因此，當(dāng)觸點(diǎn)是由多層金屬通過(guò)電鍍或包覆而形成時(shí)，表面用硬金合金硬度高的中間層提高基底材料的硬度Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2廈門邁士通公司培訓(xùn)36(1)AuCo合金的抗粘結(jié)磨損性比純金的好，而純金的抗擦傷磨損性優(yōu)

16、于AuCo合金(2)硬的中間層金屬Ni對(duì)防粘結(jié)磨損和擦傷磨損的作用。Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2廈門邁士通公司培訓(xùn)372umAuCo/Cu；(b) 3.3umAuCo/Cu；2umAuCo/CuBe；(d) 3.3umAu/Cu (1)AuCo合金的厚度(2) Ni中間層(3)基底金屬Cu，CuBe合金對(duì)防粘結(jié)磨損和擦傷磨損的作用。Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2廈門邁士通公司培訓(xùn)38二、金鍍層的磨損表面粗糙度：表面粗糙度與

17、磨損有關(guān)，在一定壓力下，最高峰頂處易于粘結(jié)，也易于受到擦傷磨損；壓力越大，磨損增加。Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2廈門邁士通公司培訓(xùn)39(1)粗糙度越低，磨損越??；(2)中間層鍍鎳后，不論粘結(jié)或擦傷磨損都會(huì)降低。Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2廈門邁士通公司培訓(xùn)40二、金鍍層的磨損電鍍工藝與磨損的關(guān)系（Relationship of Wear to Plating Process）脈沖電鍍(Pulse Plating)直流鍍金

18、比脈沖鍍金硬度大，延展性小，不易粘結(jié)工藝窗(Process Windows)只有在很窄的鍍金工藝窗內(nèi)，鍍層才具有滿意的摩擦學(xué)性能(摩擦系數(shù)usl 。)(sllasaSBeijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2廈門邁士通公司培訓(xùn)69四、液體潤(rùn)滑劑和半液體潤(rùn)滑劑當(dāng)S0時(shí)，液體在固體表面鋪展開(kāi)，稱為潤(rùn)滑劑潤(rùn)濕固體表面。對(duì)于非極性油，S 0，它們?cè)诮饘俦砻嬉院苄〉慕佑|角很快地鋪展，鋪展速度和潤(rùn)滑劑的粘度成反比。通常，非極性潤(rùn)滑劑在金屬表面完全鋪展開(kāi)，靜態(tài)覆蓋性好，防腐性好。對(duì)于極性油，分子的極性基與金屬反應(yīng)形成化學(xué)吸附，當(dāng)油滴變

19、平鋪展時(shí)，油滴周圍形成單分子層，它阻擋了液體的繼續(xù)鋪展。Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2廈門邁士通公司培訓(xùn)70四、液體潤(rùn)滑劑和半液體潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑劑對(duì)灰塵的吸附能力潤(rùn)滑劑對(duì)灰塵的吸附能力F：它和介電常數(shù)之間滿足以下關(guān)系：式中，Q為塵土顆粒所帶的電荷量； 0為空氣的介電常數(shù)， 1為潤(rùn)滑劑的介電常數(shù)， d0為塵土至潤(rùn)滑劑的距離， d為潤(rùn)滑劑的厚度。 1越大，吸附力F也越大，潤(rùn)滑表面的自然積塵也越多，但同時(shí)潤(rùn)滑劑也具有較大的懸浮能力和較高的流動(dòng)性，從而可將塵土從接觸點(diǎn)推走，減少塵土造成故障的幾率。210002224ddQ

20、FBeijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2廈門邁士通公司培訓(xùn)71四、液體潤(rùn)滑劑和半液體潤(rùn)滑劑液體潤(rùn)滑劑的使用液體潤(rùn)滑劑的厚度應(yīng)適中。厚度太薄，雖可減少灰塵吸附，但灰塵也不能懸浮，另外，潤(rùn)滑劑太薄，在金屬表面覆蓋得少，金屬容易腐蝕。油膜最薄不低于0.1mg/cm2,潤(rùn)滑劑厚度太厚，接觸表面全部覆蓋著潤(rùn)滑劑而沒(méi)有直接的金屬接觸，使接觸電阻升高。液體潤(rùn)滑劑的附著能力與接觸面的粗糙度關(guān)系不大，故適用于光滑接觸表面，是目前為止應(yīng)用最為廣泛的一種潤(rùn)滑劑。半液體潤(rùn)滑劑半液體潤(rùn)滑劑就是將液體潤(rùn)滑劑和蠟狀潤(rùn)滑劑混和在一起，它的特點(diǎn)是兼有二者的優(yōu)點(diǎn)。從微觀表面看，蠟狀物分散為小島狀，液體潤(rùn)滑劑則被包圍在小島之間，這樣，液體不易流失，且可用于不同粗糙度的接觸表面上。Beijing University of Posts and Telecommunications2022-7-2廈門邁士通公司培訓(xùn)72五、固體潤(rùn)滑劑固體潤(rùn)滑劑，如石墨，多用于電刷/導(dǎo)電環(huán)的接觸表面。石墨本身導(dǎo)電，但呈現(xiàn)一定電阻值。石墨在很寬的溫度范圍內(nèi)很穩(wěn)定，故可作為良好的電刷