磨擦磨損及潤滑

關(guān)于磨擦磨損及潤滑第1頁，共36頁，2022年，5月20日，14點17分，星期五干摩擦—最不利（無潤滑狀態(tài)）

邊界摩擦—最低要求（邊界潤滑狀態(tài)）流體摩擦（流體潤滑狀態(tài)）混合摩擦（混合潤滑狀態(tài)）金屬摩擦副的滑動摩擦：第2頁，共36頁，2022年，5月20日，14點17分，星期五一、干摩擦

古典摩擦理論的摩擦力計算公式：

庫侖公式

新理論：分子—機械理論、能量理論、粘著理論

不加潤滑劑時，相對運動的零件表面直接接觸，這樣產(chǎn)生的摩擦稱為干摩擦(如真空中)。ｆ＝0.30～0.35第3頁，共36頁，2022年，5月20日，14點17分，星期五一、干摩擦

簡單粘著理論：

第4頁，共36頁，2022年，5月20日，14點17分，星期五二、邊界摩擦（邊界潤滑）

兩表面加入潤滑油后，在金屬表面會形成一層邊界膜，它可能是物理吸附膜，也可能是化學反應膜。不滿足流體動壓形成條件，或雖有動壓力，但壓力較低，油膜較薄時，在載荷的作用下，邊界膜互相接觸，橫向剪切力比較弱，這種摩擦狀態(tài)稱為邊界摩擦。邊界膜：比較牢固地吸附在金屬表面的分子膜。ｆ＝0.01～0.1第5頁，共36頁，2022年，5月20日，14點17分，星期五物理吸附膜如圖

常溫、輕載、低速

化學吸附膜

中等載荷、速度和溫度

化學反應膜

重載、高速和高溫

膜厚比

λ越大，油膜承載比例大，f越小

判斷摩擦狀態(tài)：邊界摩擦λ≤１邊界膜強度:合理選擇潤滑副材料和潤滑劑,降低表面粗糙度值,潤滑劑中加油性和極壓添加劑第6頁，共36頁，2022年，5月20日，14點17分，星期五三、流體摩擦（潤滑）

膜厚比λ>3～４

全液體摩擦

當兩摩擦表面被流體（液體或氣體）完全隔開時，摩擦表面不會產(chǎn)生金屬間的直接摩擦，流體分子層間的粘剪阻力就是摩擦力，這種摩擦稱為流體摩擦。ｆ＝0.001～0.008第7頁，共36頁，2022年，5月20日，14點17分，星期五當動壓潤滑條件不具備，且邊界膜遭破壞時，就會出現(xiàn)流體摩擦、邊界摩擦和干摩擦同時存在的現(xiàn)象，這種摩擦狀態(tài)稱為混合摩擦。非（完全）液體摩擦膜厚比四、混合摩擦（潤滑）

１≥λ≥3第8頁，共36頁，2022年，5月20日，14點17分，星期五§4—2磨損一、典型的磨損過程（三階段）

1、磨合磨損過程

2、穩(wěn)定磨損階段

3、劇烈磨損階段

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→直至零件失效第9頁，共36頁，2022年，5月20日，14點17分，星期五二、磨損分類：根據(jù)磨損機理可分為1）粘著磨損：2）磨粒磨損/磨削形成：邊界摩擦，載荷大，速度高，邊界膜破壞，表面尖峰接觸?，F(xiàn)象：形成材料轉(zhuǎn)移。影響因素：材料硬度，表面粗糙度，載荷、速度、溫度，不同材料配副。形成：表面微峰或外界硬質(zhì)顆粒進入摩擦面?，F(xiàn)象：表面劃傷或犁溝現(xiàn)象。影響因素：環(huán)境，表面硬度、粗糙度。第10頁，共36頁，2022年，5月20日，14點17分，星期五3）疲勞磨損（也稱疲勞點蝕）4）流體磨粒、沖蝕磨損形成：接觸應力反復作用。軸承、齒輪。現(xiàn)象：表層金屬剝落，形成點蝕凹坑。影響因素：表面硬度、粗糙度，潤滑油粘度。形成：一定速度的硬質(zhì)微粒反復作用，表面受法向力及切向力。燃氣渦輪機葉片、水輪機葉片。現(xiàn)象：表面疲勞，材料損失。影響因素：材料硬度第11頁，共36頁，2022年，5月20日，14點17分，星期五5）腐蝕磨損-電化學作用形成：空氣中的酸、潤滑油中的無機酸產(chǎn)生化學作用或電化學作用。現(xiàn)象：表面腐蝕并磨損。影響因素：環(huán)境、潤滑油的腐蝕性。6）微動磨損形成：小振幅、大頻率、點或線接觸?，F(xiàn)象：磨損面積小。影響因素：載荷。第12頁，共36頁，2022年，5月20日，14點17分，星期五2、潤滑脂

鈣基潤滑脂、鈉基潤滑脂、鋰基潤滑脂

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潤滑劑、添加劑和潤滑方法

1、潤滑油

有機油、礦物油、合成油

潤滑劑：氣體、液體、半固體和固體第13頁，共36頁，2022年，5月20日，14點17分，星期五一、潤滑油的粘度潤滑油的粘度反映了潤滑油在外力作用下抵抗剪切變形的能力，也是內(nèi)摩擦力大小的標志。第14頁，共36頁，2022年，5月20日，14點17分，星期五

剪切應力τ與流體沿y方向速度的梯度成正比，即

η定義為流體的動力粘度上式稱為牛頓流體粘性定律,凡符合此定律的流體稱為牛頓流體,否則稱為非牛頓流體。除此以外，還有運動粘度和條件粘度（恩氏粘度）第15頁，共36頁，2022年，5月20日，14點17分，星期五1）動力粘度η圖示,長、寬、高各為1m的流體，如果使立方體頂面流體層相對底面流體層產(chǎn)生1m/s的運動速度，所需要的外力F為1N時，則流體的粘度η為1N?s/m2，叫做“帕秒”，常用Pa?s表示。有時也用“（dyn?s/cm2）泊P”、“厘泊cP”表示。換算關(guān)系：1Pa?S=10P=1000cP第16頁，共36頁，2022年，5月20日，14點17分，星期五2）運動粘度

流體的動力粘度與同溫度下的密度ρ的比值,稱為運動粘度:

單位是cm2/s,叫做“斯”,常用St表示恩氏粘度是相對粘度的一種,它是用200ml的粘性流體,在給定的溫度t下流經(jīng)一定直徑和長度的毛細管所需的時間,與同體積的蒸餾水在20℃時流經(jīng)同樣的毛細管所需時間的比值來衡量流體的粘性。（恩氏粘度用表示）3)條件粘度換算關(guān)系：1m2/s=104St=106cSt礦物油ρ=850~900kg/m3第17頁，共36頁，2022年，5月20日，14點17分，星期五1、粘溫特性二、潤滑油的特性

潤滑油的粘度隨溫度的變化存在指數(shù)關(guān)系:2、潤滑油的粘壓特性

粘度和壓力的關(guān)系近似表示為:第18頁，共36頁，2022年，5月20日，14點17分，星期五3、油性—反映在摩擦表面的吸附性能（邊界潤滑和粗糙表面尤其重要）4、閃點—瞬時燃燒和碳化的溫度；燃點—長時間連續(xù)燃燒的溫度（高溫性能）；5、凝點—冷卻，由液體轉(zhuǎn)變?yōu)椴荒芰鲃拥呐R界溫度；(低溫啟動性能)6、極壓性（EP）,在重壓下表面膜破裂的最大接觸載荷，用PB表示，(極限載荷）7、酸值—限制潤滑劑變質(zhì)后對表面的腐蝕3、油性—反映在摩擦表面的吸附性能（邊界潤滑和粗糙表面尤其重要）4、閃點—瞬時燃燒和碳化的溫度；燃點—長時間連續(xù)燃燒的溫度（高溫性能）；5、凝點—冷卻，由液體轉(zhuǎn)變?yōu)椴荒芰鲃拥呐R界溫度；(低溫啟動性能)6、極壓性（EP）,在重壓下表面膜破裂的最大接觸載荷，用PB表示，(極限載荷）7、酸值—限制潤滑劑變質(zhì)后對表面的腐蝕第19頁，共36頁，2022年，5月20日，14點17分，星期五潤滑油的選用:我國將柴油機潤滑油按質(zhì)量標準分為五個等級。（CA、CB、CC、CD、CE）其中農(nóng)用運輸車常用CC級潤滑油，它又分為5W/30、5W/40、10W/30、l0W/40、10W/40、20W/40、30、40等8種粘度型號。數(shù)值越大，潤滑油的粘度越大。應根據(jù)不同的季節(jié)、地區(qū)和柴油機的技術(shù)狀態(tài)，選用不同牌號的潤滑油。在保證可靠潤滑的前提下，為使發(fā)動機有效地發(fā)揮其效率，盡量選用低牌號的潤滑油。夏季可選用40CC級柴油機潤滑油，冬季可選用30CC級柴油機潤滑油。對于新出廠的柴油機，由于各運動件配合間隙較小，選用的潤滑油粘度可適當?shù)鸵恍５?0頁，共36頁，2022年，5月20日，14點17分，星期五三、潤滑脂及其主要性能1）針入度軟硬程度H(mm)/0.1阻力大小、流動性強弱標準錐體，150g，25℃，5sh組成：基礎油+稠化劑+添加劑+澎潤土潤滑脂的性能指標：針入度、滴點、析油量、機械雜質(zhì)、灰分、水分第21頁，共36頁，2022年，5月20日，14點17分，星期五2）滴點----固體流體的溫度轉(zhuǎn)折點，表示耐熱性3）防水性能；4）靜音性能；5）種類

A)鈣基脂：抗水，適于輕中重載荷；

B)鈉基脂：高溫，但不抗水；

C)鋰基脂：多用途，最好；

D)鋁基脂：高度耐水性，航運機械

E)其它特種潤滑脂（特種合成油、添加劑、稠化劑等）第22頁，共36頁，2022年，5月20日，14點17分，星期五①鈣基潤滑脂由機油、動植物油和石灰制成的稠密的油膏，呈黃色。它具有良好的耐水性，適用于與水分或潮氣接觸的機件的潤滑。由于它用水做穩(wěn)定劑，當使用溫度超過規(guī)定值時就會失水，使?jié)櫥慕Y(jié)果結(jié)構(gòu)破壞，所以它不耐高溫，通常不超過70℃。鈣基潤滑脂根據(jù)其針入度的大小又分為五個牌號，其代號分別為ZG-1、ZG-2、ZG-3、ZG-4和ZG-5。號越大，針入度越小，脂越硬。1號適用于溫度較低的工作條件；2號適用于輕負荷且溫度不超過55℃的滾珠軸承；3號適用于中負荷、中轉(zhuǎn)速且溫度60℃以下的機械摩擦部分；4號、5號適用于溫度在70℃以下的重負荷低速機械的潤滑。中小功率柴油機的冷卻水泵軸承的潤滑，加以注4號鈣基潤滑脂為最合適。

第23頁，共36頁，2022年，5月20日，14點17分，星期五②鈉基潤滑脂:由機油和肥皂混合而成，顏色由黃到暗褐，甚至黑色。其特點之一是耐高溫，被廣泛應用在高溫下工作的機器上。它的另一特點是親水性強，遇水后被溶解即失效，因此不能用于接觸水的部位。鈉基潤滑脂按針入度分為ZN-2、ZN-3、ZN-4三個牌號。2號和3號適用于溫度不高于115℃的摩擦部分，但不能用于與水接觸的部位；4號適用于溫度不高于135℃的摩擦部分，也不能用于有水或潮濕的部位。發(fā)電機軸承和離合器軸承必須使用鈉基潤滑脂。

第24頁，共36頁，2022年，5月20日，14點17分，星期五③鈣鈉基潤滑脂。為混合皂基潤滑脂、分為ZGN-1和ZGN-2兩個牌號。其耐水性比鈉基潤滑脂強，耐高溫性強于鈣基潤滑脂。適用于高溫下工作的軸承的潤滑，其上限工作溫度為100℃。第25頁，共36頁，2022年，5月20日，14點17分，星期五④鋰基潤滑脂:ZL-1、ZL-2、ZL-3、ZL-4。多用途的潤滑脂，-20至145度范圍內(nèi)的各種機械設備的滾動和滑動摩擦部位的潤滑。第26頁，共36頁，2022年，5月20日，14點17分，星期五API質(zhì)量等級分類，汽油機油分為SA、SB、SC、SD、SE、SF、SG

柴油機油分為：CA、CB、CD、CE、CF加W的是冬季油，不加的是夏季油第27頁，共36頁，2022年，5月20日，14點17分，星期五例如:5W/30是冬夏通用油5—牌號（運動粘度）5W/30意思代表既能滿足冬季用5號油，又能滿足夏季30號油的場合的多級油L-AN46L--潤滑劑AN-全損耗系統(tǒng)用油，精制的礦物油類類（L）品種（AN）數(shù)字（46)第28頁，共36頁，2022年，5月20日，14點17分，星期五注:內(nèi)燃機油和齒輪油是按100攝氏度運動粘度劃分的，其它潤滑油是按40攝氏度的劃分的第29頁，共36頁，2022年，5月20日，14點17分，星期五四、固體潤滑劑用途：真空、輻射、重載等惡劣環(huán)境；種類：MoS2，PTFE，石墨，氟化石墨，WS2、納米材料應用方法：涂鍍，沉積，粘貼，嵌入，添加劑第30頁，共36頁，2022年，5月20日，14點17分，星期五五、添加劑作用越來越大，在潤滑脂、合成油中不加添加劑，則潤滑很差或沒有潤滑作用種類繁多：１）油性添