第章摩擦磨損及潤滑詳解課件

第四章磨擦、磨損及潤滑

摩擦學（Tribology）§4.1摩擦摩擦：內(nèi)摩擦：物體內(nèi)部，阻礙分子間相對運動。

靜摩擦動摩擦

摩擦、磨損、潤滑滾動滑動外摩擦第四章磨擦、磨損及潤滑摩擦學（Tribology）§41金屬摩擦副的滑動摩擦：

干摩擦—最不利

邊界摩擦—最低要求流體摩擦混合摩擦

金屬摩擦副的滑動摩擦：干摩擦—最不利邊界摩擦—最低要2

邊界摩擦流體摩擦混合摩擦

膜厚比

均方根偏差＞≤13<≤13

邊界摩擦流體摩擦混合摩擦

邊界摩擦流體摩擦混合摩擦膜厚比均方根偏差＞≤13<≤13一、干摩擦

4、摩擦機理：

3、庫侖公式：新理論：分子—機械理論、修正粘附理論簡單粘著理論：

較軟者的剪切強度極限與壓縮屈服極限1、接觸狀態(tài)2、特點：摩擦力大、磨損嚴重、壽命低、力求避免一、干摩擦4、摩擦機理：3、庫侖公式：新理論：分子—機械4修正后的粘著理論：

較軟者的壓縮屈服極限1、當兩金屬界面被表面膜分開，為表面膜的剪切強度極限2、當剪切發(fā)生在較軟金屬基體內(nèi)時，為較軟金屬基體的剪切強度極限3、若表面膜局部破裂并出現(xiàn)金屬黏附結點時，為介于較軟金屬基體剪切強度極限和表面膜的剪切強度極限之間修正后的粘著理論：較軟者的壓縮屈服極限1、當兩金屬界面被表5二、邊界摩擦（邊界潤滑）

物理吸附膜常溫、輕載、低速，化學吸附膜

中等載荷、速度和溫度，熔點約120度重載、高速和高溫150~200度

1、接觸狀態(tài)：2、特點：膜極薄、強度低、仍有可能突峰直接接觸，所以還有磨損，但膜存在，有效減少摩擦力、減少磨損、提高承載力，提高零件壽命3、邊界摩擦機理:邊界膜吸附膜化學反應膜硬脂酸熔點69度二、邊界摩擦（邊界潤滑）物理吸附膜常溫、輕載、低速，化學6四、混合摩擦（潤滑）三、流體摩擦（潤滑）1、接觸狀態(tài)：膜厚比λ>3,全液體摩擦2、特點：摩擦力取決于流體的粘度，f=0.001~0.008，理論上無磨損，是理想的摩擦狀態(tài)，但必須在一定的工況下實現(xiàn)。流體動力潤滑流體靜力潤滑1、接觸狀態(tài)：膜厚比λ=1~3,介于邊界與液體摩擦2、特點：與邊界摩擦相似，但好些，仍有磨損存在，但f混<f邊薄膜潤滑；納米摩擦學四、混合摩擦（潤滑）三、流體摩擦（潤滑）1、接觸狀態(tài)：7§4.2磨損(wear)一、典型的磨損過程

1、磨合磨損過程（跑合）

在一定載荷作用下形成一個穩(wěn)定的表面粗糙度，且在以后過程中，此粗糙度不會繼續(xù)改變，所占時間比率較小害處、用處例：新車跑合（run-in)1000~1500km，要做到平穩(wěn)、輕載、優(yōu)質(zhì)機油Smooth:油門、剎車、轉(zhuǎn)向、換檔等，避免長時間等速運行，每一檔、每一種轉(zhuǎn)速下都有足夠的磨合機會，避免發(fā)動機的抖動等§4.2磨損(wear)一、典型的磨損過程1、82、穩(wěn)定磨損階段

3、急劇磨損階段

經(jīng)磨合的摩擦表面加工硬化，形成了穩(wěn)定的表面粗糙度，摩擦條件保持相對穩(wěn)定，磨損較緩,該段時間長短反映零件的壽命經(jīng)穩(wěn)定磨損后，零件表面破壞，運動副間隙增大→動載振動→潤滑狀態(tài)改變→溫升↑→磨損速度急劇上升→直至零件失效磨損率2、穩(wěn)定磨損階段3、急劇磨損階段經(jīng)磨合的摩擦表面加工硬化9二、磨損的類型1、粘著磨損

（AdhesiveWear)粘著現(xiàn)象所產(chǎn)生的磨損。劃傷、撕脫、咬死等——膠合

影響因素：同種金屬>異種金屬，塑性>脆性，表面光潔度等2、磨粒磨損從外部進入表面的游離硬?；虮砻嬗操|(zhì)突物，在軟材料表面的犁刨影響因素：摩擦表面、磨料的硬度為保證摩擦表面的壽命，應Hm

?HaHm摩擦表面的硬度Ha磨料的硬度二、磨損的類型1、粘著磨損（AdhesiveWear)210

固體顆粒的硬度對被污染系統(tǒng)的磨損有著密切的關系，在污染控制中，常把硬度視作抵抗表面擦傷的能力。內(nèi)森（Nathan）等人提出了污染物硬度與表面擦傷磨損之間的關系式：

——磨損體積——磨損常數(shù)——施加的載荷——滑動距離——流體壓力——顆粒有效硬度——表面有效硬度固體顆粒的磨損性固體顆粒的硬度對被污染系統(tǒng)的磨損11不同的顆粒，其硬度也有很大的區(qū)別，對機器的磨損程度也不同固體顆粒硬度顆粒莫式（Mosh）硬度產(chǎn)生原因金剛石9—10加工磨屑大切屑4—7加工切屑硅砂7環(huán)境火山灰6.5環(huán)境磨損硬金屬4—7系統(tǒng)生成金屬氧化物（特別是AL2O3）高達9系統(tǒng)生成鎢4.5系統(tǒng)生成鈷2.5系統(tǒng)生成鈦3.5系統(tǒng)生成不同的顆粒，其硬度也有很大的區(qū)別，對機器的磨損程123、表面疲勞磨損（fatiguewear）

（接觸疲勞）交變的超過，出現(xiàn)磨損——點蝕影響因素：芯部的HB值高，其危險性低；合理選擇表面粗糙度，對軸承，Ra0.2比Ra0.4壽命高2~3倍0.1比0.2壽命高一倍0.05以上壽命增加不明顯潤滑油的粘度3、表面疲勞磨損（fatiguewear）

（接觸疲勞）135、腐蝕磨損(corrosivewear)(機械化學磨損）沒有摩擦條件也能形成磨損影響因素：接觸的特殊介質(zhì)氧化膜的性質(zhì)環(huán)境溫度4、沖蝕磨損（erosivewear）影響因素：磨粒與固體表面的摩擦系數(shù)6、微動磨損（frettingwear）沖擊速度與方向5、腐蝕磨損(corrosivewear)4、沖蝕磨損（e14性能指標：1）粘度

2）油性

3）凝點

4）閃點和燃點

5）極壓性能

6）氧化穩(wěn)定性

2、潤滑脂

鈣基潤滑脂、鈉基潤滑脂、鋰基潤滑脂性能指標：

1）針入度

2）滴點

3、固體潤滑劑

石墨、二硫化鉬、氮化硼、蠟、聚氟乙烯、酚醛樹脂§4.3潤滑(lubrication)

一、潤滑劑及主要性能1、潤滑油

有機油、礦物油、合成油性能指標：1）粘度2）油性3）凝點4）閃點和燃點5154、潤滑劑的添加劑油性、極壓、發(fā)散凈化、消泡、抗氧化、降凝、增粘非極性油f軟化溫度t/℃含脂肪酸的油含極壓添加劑的油含極壓添加劑和脂肪酸的油P56圖4-84、潤滑劑的添加劑油性、極壓、發(fā)散凈化、消泡、抗氧化、降凝、16二、粘性定律與潤滑油的粘度

1、粘性定律

牛頓粘性定律

二、粘性定律與潤滑油的粘度1、粘性定律牛頓粘性定律172、粘度常用單位

（1）動力粘度η

（2）運動粘度v

物理單位：cm2/s，—1St（斯）

（3）條件粘度（相對粘度）—恩氏粘度

1（帕·秒）國際單位制1dyn·s/cm2叫1P（泊）絕對單位制1Pa·s（帕·秒）（N·s/m2)2、粘度常用單位（1）動力粘度η（2）運動粘度v物理單183、影響潤滑油粘度的主要因素（1）溫度

潤滑油的粘度隨著溫度的升高而降低粘度指數(shù)VI

（2）壓力P>10MP時，隨P↑→ηP↑三、潤滑方法3、影響潤滑油粘度的主要因素（1）溫度潤滑油的粘度隨著溫192）相對速度v足夠大，油楔中有足夠的油量3)油有一定的粘度實現(xiàn)條件：1）兩滑動表面沿運動方向的間隙是由大至小的形狀三、流體潤滑簡介1、流體動力潤滑

液體動力潤滑、氣體動力潤滑

2）相對速度v足夠大，油楔中有足夠的油量實現(xiàn)條件：1）兩滑202、彈性流體動力潤滑

2、彈性流體動力潤滑213、流體靜力潤滑3、流體靜力潤滑22第四章磨擦、磨損及潤滑

摩擦學（Tribology）§4.1摩擦摩擦：內(nèi)摩擦：物體內(nèi)部，阻礙分子間相對運動。

靜摩擦動摩擦

摩擦、磨損、潤滑滾動滑動外摩擦第四章磨擦、磨損及潤滑摩擦學（Tribology）§423金屬摩擦副的滑動摩擦：

干摩擦—最不利

邊界摩擦—最低要求流體摩擦混合摩擦

金屬摩擦副的滑動摩擦：干摩擦—最不利邊界摩擦—最低要24

邊界摩擦流體摩擦混合摩擦

膜厚比

均方根偏差＞≤13<≤13

邊界摩擦流體摩擦混合摩擦

邊界摩擦流體摩擦混合摩擦膜厚比均方根偏差＞≤13<≤125一、干摩擦

4、摩擦機理：

3、庫侖公式：新理論：分子—機械理論、修正粘附理論簡單粘著理論：

較軟者的剪切強度極限與壓縮屈服極限1、接觸狀態(tài)2、特點：摩擦力大、磨損嚴重、壽命低、力求避免一、干摩擦4、摩擦機理：3、庫侖公式：新理論：分子—機械26修正后的粘著理論：

較軟者的壓縮屈服極限1、當兩金屬界面被表面膜分開，為表面膜的剪切強度極限2、當剪切發(fā)生在較軟金屬基體內(nèi)時，為較軟金屬基體的剪切強度極限3、若表面膜局部破裂并出現(xiàn)金屬黏附結點時，為介于較軟金屬基體剪切強度極限和表面膜的剪切強度極限之間修正后的粘著理論：較軟者的壓縮屈服極限1、當兩金屬界面被表27二、邊界摩擦（邊界潤滑）

物理吸附膜常溫、輕載、低速，化學吸附膜

中等載荷、速度和溫度，熔點約120度重載、高速和高溫150~200度

1、接觸狀態(tài)：2、特點：膜極薄、強度低、仍有可能突峰直接接觸，所以還有磨損，但膜存在，有效減少摩擦力、減少磨損、提高承載力，提高零件壽命3、邊界摩擦機理:邊界膜吸附膜化學反應膜硬脂酸熔點69度二、邊界摩擦（邊界潤滑）物理吸附膜常溫、輕載、低速，化學28四、混合摩擦（潤滑）三、流體摩擦（潤滑）1、接觸狀態(tài)：膜厚比λ>3,全液體摩擦2、特點：摩擦力取決于流體的粘度，f=0.001~0.008，理論上無磨損，是理想的摩擦狀態(tài)，但必須在一定的工況下實現(xiàn)。流體動力潤滑流體靜力潤滑1、接觸狀態(tài)：膜厚比λ=1~3,介于邊界與液體摩擦2、特點：與邊界摩擦相似，但好些，仍有磨損存在，但f混<f邊薄膜潤滑；納米摩擦學四、混合摩擦（潤滑）三、流體摩擦（潤滑）1、接觸狀態(tài)：29§4.2磨損(wear)一、典型的磨損過程

1、磨合磨損過程（跑合）

在一定載荷作用下形成一個穩(wěn)定的表面粗糙度，且在以后過程中，此粗糙度不會繼續(xù)改變，所占時間比率較小害處、用處例：新車跑合（run-in)1000~1500km，要做到平穩(wěn)、輕載、優(yōu)質(zhì)機油Smooth:油門、剎車、轉(zhuǎn)向、換檔等，避免長時間等速運行，每一檔、每一種轉(zhuǎn)速下都有足夠的磨合機會，避免發(fā)動機的抖動等§4.2磨損(wear)一、典型的磨損過程1、302、穩(wěn)定磨損階段

3、急劇磨損階段

經(jīng)磨合的摩擦表面加工硬化，形成了穩(wěn)定的表面粗糙度，摩擦條件保持相對穩(wěn)定，磨損較緩,該段時間長短反映零件的壽命經(jīng)穩(wěn)定磨損后，零件表面破壞，運動副間隙增大→動載振動→潤滑狀態(tài)改變→溫升↑→磨損速度急劇上升→直至零件失效磨損率2、穩(wěn)定磨損階段3、急劇磨損階段經(jīng)磨合的摩擦表面加工硬化31二、磨損的類型1、粘著磨損

（AdhesiveWear)粘著現(xiàn)象所產(chǎn)生的磨損。劃傷、撕脫、咬死等——膠合

影響因素：同種金屬>異種金屬，塑性>脆性，表面光潔度等2、磨粒磨損從外部進入表面的游離硬?；虮砻嬗操|(zhì)突物，在軟材料表面的犁刨影響因素：摩擦表面、磨料的硬度為保證摩擦表面的壽命，應Hm

?HaHm摩擦表面的硬度Ha磨料的硬度二、磨損的類型1、粘著磨損（AdhesiveWear)232

固體顆粒的硬度對被污染系統(tǒng)的磨損有著密切的關系，在污染控制中，常把硬度視作抵抗表面擦傷的能力。內(nèi)森（Nathan）等人提出了污染物硬度與表面擦傷磨損之間的關系式：

——磨損體積——磨損常數(shù)——施加的載荷——滑動距離——流體壓力——顆粒有效硬度——表面有效硬度固體顆粒的磨損性固體顆粒的硬度對被污染系統(tǒng)的磨損33不同的顆粒，其硬度也有很大的區(qū)別，對機器的磨損程度也不同固體顆粒硬度顆粒莫式（Mosh）硬度產(chǎn)生原因金剛石9—10加工磨屑大切屑4—7加工切屑硅砂7環(huán)境火山灰6.5環(huán)境磨損硬金屬4—7系統(tǒng)生成金屬氧化物（特別是AL2O3）高達9系統(tǒng)生成鎢4.5系統(tǒng)生成鈷2.5系統(tǒng)生成鈦3.5系統(tǒng)生成不同的顆粒，其硬度也有很大的區(qū)別，對機器的磨損程343、表面疲勞磨損（fatiguewear）

（接觸疲勞）交變的超過，出現(xiàn)磨損——點蝕影響因素：芯部的HB值高，其危險性低；合理選擇表面粗糙度，對軸承，Ra0.2比Ra0.4壽命高2~3倍0.1比0.2壽命高一倍0.05以上壽命增加不明顯潤滑油的粘度3、表面疲勞磨損（fatiguewear）

（接觸疲勞）355、腐蝕磨損(corrosivewear)(機械化學磨損）沒有摩擦條件也能形成磨損影響因素：接觸的特殊介質(zhì)氧化膜的性質(zhì)環(huán)境溫度4、沖蝕磨損（erosivewear）影響因素：磨粒與固體表面的摩擦系數(shù)6、微動磨損（frettingwear）沖擊速度與方向5、腐蝕磨損(corrosivewear)4、沖蝕磨損（e36性能指標：1）粘度

2）油性

3）凝點

4）閃點和燃點

5）極壓性能

6）氧化穩(wěn)定性

2、潤滑脂

鈣基潤滑脂、鈉基潤滑脂、鋰基潤滑脂性能指標：

1）針入度

2）滴點

3、固體潤滑劑

石墨、二硫化鉬、氮化硼、蠟、聚氟乙烯、酚醛樹脂§4.3潤滑(lubrication