磨擦磨損及潤滑課件

第四章摩擦、磨損及潤滑概述本章重點(diǎn)摩擦的分類及彈性流體動力潤滑的基本原理

摩擦的分類及機(jī)理磨損的種類及過程流體動力潤滑的基本知識

本章難點(diǎn)彈性流體動力潤滑的基本原理主要內(nèi)容第四章摩擦、磨損及潤滑概述本章重點(diǎn)摩擦的分類及1內(nèi)容提要：

本章主要內(nèi)容是對摩擦學(xué)所研究的主要對象(即摩擦、磨損及潤滑的基本問題)作簡單扼要的介紹，重點(diǎn)在于闡述摩擦和磨損的分類和機(jī)理，形成油膜的動壓和靜壓原理，以及彈性流體動力潤滑的基本知識。學(xué)習(xí)目標(biāo)：

明確摩擦學(xué)所包含的主要內(nèi)容、研究對象及發(fā)展摩擦學(xué)的重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值。對于干摩擦、邊界摩擦、混合摩擦、流體摩擦的機(jī)理和物理特征要有扼要的了解。初步了解磨損的一般規(guī)律及各種磨損的機(jī)理和物理特征。了解潤滑的作用及潤滑劑的主要質(zhì)量指標(biāo)。掌握流體動力潤滑的基本概念及楔形效應(yīng)承載原理。摩擦學(xué)（Tribology）內(nèi)容提要：本章主要內(nèi)容是對摩擦學(xué)所研究的主要對2§4—1摩擦

一、摩擦的類型

(1)、摩擦：內(nèi)摩擦、外摩擦、靜摩擦、動摩擦。(2)、根據(jù)位移形式不同分：滑動摩擦、滾動摩擦。(3)、滑動摩擦根據(jù)摩擦面間存在潤滑劑的情況分：干摩擦、邊界摩擦、流體摩擦、混合摩擦§4—1摩擦一、摩擦的類型(1)、摩擦：內(nèi)摩擦、3邊界摩擦、混合摩擦及流體摩擦都必須具備一定的潤滑條件，所以，相應(yīng)的潤滑狀態(tài)也常分別稱為邊界潤滑、混合潤滑及流體潤滑?？梢杂媚ず癖圈藖泶笾鹿烙?jì)兩滑動表面所處的摩擦(潤滑)狀態(tài)，即

式中：

hmin--兩滑動粗糙表面間的最小公稱油膜厚度，μm；

Ra1,Ra2--分別為兩表面輪廓算術(shù)平均偏差，μm。

膜厚比:

當(dāng)膜厚比λ≤l時(shí)，為邊界摩擦(潤滑)狀態(tài)；當(dāng)λ=l～5時(shí)，為混合摩擦(潤滑)狀態(tài)；當(dāng)λ>5時(shí)，為流體摩擦(潤滑)狀態(tài)。邊界摩擦、混合摩擦及流體摩擦都必須具備一定的潤滑條件41、干摩擦

(1)摩擦理論：

庫侖公式新理論：分子—機(jī)械理論、能量理論、粘著理論(2)簡單粘著理論：

τB：結(jié)點(diǎn)材料的剪切強(qiáng)度極限σsy：材料的壓縮屈服極限Ar:真實(shí)接觸面積

摩擦副接觸面積示意圖干摩擦是指表面間無任何潤滑劑或保護(hù)膜的純金屬接觸時(shí)的摩擦。此時(shí)產(chǎn)生較大的摩擦功耗和嚴(yán)重磨損,嚴(yán)禁出現(xiàn).1945年由鮑登(F．P．Bowden)等人提出18世紀(jì)提出1、干摩擦(1)摩擦理論：庫侖公式新理論：分子—機(jī)5(3)修正粘附理論真空中的潔凈金屬發(fā)生摩擦?xí)r，其摩擦系數(shù)要比常規(guī)環(huán)境里的摩擦系數(shù)大得多。鮑登等人于1964年又提出了一種更切合實(shí)際的修正粘附理論。接觸區(qū)同時(shí)有壓應(yīng)力和切應(yīng)力存在,在復(fù)合應(yīng)力作用下，接觸區(qū)出現(xiàn)了結(jié)點(diǎn)增長的現(xiàn)象。當(dāng)兩金屬界面被表面膜分隔開時(shí),τBj為表面膜的剪切強(qiáng)度極限；當(dāng)剪斷發(fā)生在較軟金屬基體內(nèi)時(shí),τBj為較軟金屬基體的剪切強(qiáng)度極限τB；若表面膜局部破裂并出現(xiàn)金屬粘附結(jié)點(diǎn)時(shí)，τBj將介于較軟金屬的剪切強(qiáng)度極限和表面膜的剪切強(qiáng)度極限之間。(3)修正粘附理論真空中的潔凈金屬發(fā)生摩擦?xí)r，其62、邊界摩擦（邊界潤滑）

當(dāng)運(yùn)動副的摩擦表面被吸附在表面的邊界膜隔開，摩擦性質(zhì)取決于邊界膜和表面的吸附性能時(shí)的摩擦稱為邊界摩擦.膜厚比λ≤l時(shí).其摩擦系數(shù)通常約在0.1左右.圖:單層分子邊界膜的摩擦模型

圖:多層分子邊界膜的按邊界膜形成機(jī)理，邊界膜分為吸附膜(物理吸附膜及化學(xué)吸附膜)和反應(yīng)膜。

合理選擇摩擦副材料和潤滑劑，降低表面粗糙度值，在潤滑劑中加入適量的油性添加劑和極壓添加劑，都能提高邊界膜強(qiáng)度。2、邊界摩擦（邊界潤滑）當(dāng)運(yùn)動副的摩擦表面被7二、摩擦的雙重性：4、流體摩擦（潤滑）

3、混合摩擦（潤滑）

當(dāng)摩擦表面間處于邊界摩擦與流體摩擦的混合狀態(tài)時(shí)(膜厚比λ=l～5)，稱為混合摩擦。λ越大，油膜承載比大，f越小。當(dāng)摩擦面間的潤滑膜厚度大到足以將兩個(gè)表面的輪廓峰完全隔開(即λ>5)時(shí),即形成了完全的流體摩擦(或稱全液體摩擦)。摩擦系數(shù)極小(油潤滑時(shí)約為0.001～0.008)，而且不會有磨損產(chǎn)生，是理想的摩擦狀態(tài)。1.有利：帶傳動、自鎖、汽車啟動2.有害：消耗能量、使零件磨損二、摩擦的雙重性：4、流體摩擦（潤滑）3、混合摩擦（潤滑）8

§4—2磨損一、典型的磨損過程1、磨合磨損過程

運(yùn)動副之間的摩擦將導(dǎo)致零件表面材料的逐漸喪失或遷移，即形成磨損。磨損會影響機(jī)器的效率，降低工作的可靠性，甚至促使機(jī)器提前報(bào)廢。包括摩擦表面輪廓峰的形狀變化和表面材料被加工硬化兩個(gè)過程。在一定載荷作用下形成一個(gè)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(shí)間比率較小§4—2磨損一、典型的磨損過程1、磨合磨損過程9

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(shí)間長短反映零件的壽命

3、急劇磨損階段

2、穩(wěn)定磨損階段經(jīng)穩(wěn)定磨損后，零件表面破壞，運(yùn)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101.粘附磨損二、磨損的類型根據(jù)磨損機(jī)理來分類:

當(dāng)摩擦表面的輪廓峰在相互作用的各點(diǎn)處發(fā)生"冷焊"后，在相對滑動時(shí)，材料從一個(gè)表面遷移到另一個(gè)表面，便形成了粘附磨損。降低磨粒磨損的措施：a.滿足潤滑條件b.合理選材c.提高表面光潔度d.加強(qiáng)防護(hù)密封裝置降低粘附磨損的措施：a.合理選擇配對材料b.采取表面處理c.限溫、限壓d.采取含油性極壓添加劑2.磨粒磨損外部進(jìn)入摩擦面間的游離硬顆?；蛴驳妮喞寮庠谳^軟材料表面上進(jìn)行微切削過程就叫磨粒磨損。1.粘附磨損二、磨損的類型根據(jù)磨損機(jī)理來分類:當(dāng)摩擦表面的113.疲勞磨損降低表面疲勞磨損的措施：4.流體磨粒磨損和流體侵蝕磨損5.機(jī)械化學(xué)磨損三、磨損的雙重性2.有害：可靠性降低、機(jī)器失效

1.有利：減小零件表面粗糙度、磨削、研磨c.加極壓添加劑d.提高表面光潔度a.合理選材及其硬度b.選擇粘度高的潤滑油疲勞磨損是指由于摩擦表面材料微體積在重復(fù)變形時(shí)疲勞破壞而引起的機(jī)械磨損。流體磨粒磨損是指由流動的液體或氣體中所夾帶的硬質(zhì)物體或硬質(zhì)顆粒作用引起的機(jī)械磨損。流體侵蝕磨損是指由液流或氣流的沖蝕作用引起的機(jī)械磨損。機(jī)械化學(xué)磨損是指由機(jī)械作用及材料與環(huán)境的化學(xué)作用或電化學(xué)作用共同引起的磨損。氧化磨損是最常見的機(jī)械化學(xué)磨損之一。3.疲勞磨損降低表面疲勞磨損的措施：4.流體磨粒磨損和流體侵12§4—3潤滑

潤滑的概念：在摩擦副間加入潤滑劑，減低摩擦、減輕磨損的措施。潤滑的作用：1.減小摩擦，提高機(jī)械效率；2.減輕磨損，延長機(jī)械使用壽命;還有冷卻、防塵、吸振、防銹、清洗作用。一、潤滑劑及主要性能潤滑劑可分為氣體、液體(油)、半固體(脂)和固體四種基本類型

§4—3潤滑潤滑的概念：在摩擦副間加入潤滑劑，減低摩擦131、潤滑油有機(jī)油、礦物油、合成油性能指標(biāo)：1）粘度：油的流動阻力或指抵抗變形的能力。是潤滑油最重要的性能之一.2）油性：又叫潤滑性，指潤滑油中極性分子與金屬表面形成物理吸附膜或化學(xué)吸附膜的潤滑性能。3）凝點(diǎn)：又叫流動點(diǎn)，潤滑油開始失去流動性的最高溫度。是低溫下工作的潤滑油的重要指標(biāo)。4）閃點(diǎn)和燃點(diǎn)：指油在標(biāo)準(zhǔn)儀器中加熱所蒸發(fā)出的油汽，遇火焰能發(fā)出閃光的最低溫度。是高溫工作油的重要指標(biāo)（通常應(yīng)使工作溫度比油的閃點(diǎn)低30～40℃。）.5）極壓性能：是油中加入含硫、氯、磷的有機(jī)極性化合物后，油中極性分子在金屬表面生成抗磨、耐高壓的化學(xué)反應(yīng)邊界膜的性能。6)氧化穩(wěn)定性:

1、潤滑油有機(jī)油、礦物油、合成油性能指標(biāo)：1）粘度：油的流動142．潤滑脂(黃油或干油）是潤滑油與稠化劑（如鈣、鋰、鈉的金屬皂)的膏狀混合物。常用潤滑脂主要種類:

(1)鈣基潤滑脂

這種潤滑脂具有良好的抗水性，但耐熱能力差，工作溫度不宜超過55～65°C。(2)鈉基潤滑脂

這種潤滑脂有較高的耐熱性，工作溫度可達(dá)120℃，但抗水性差。由于它能與少量水乳化，從而保護(hù)金屬免遭腐蝕，比鈣基潤滑脂有更好的防銹能力。(3)鋰基潤滑脂

這種潤滑脂既能抗水、耐高溫(工作溫度不宜高于145℃)，而且有較好的機(jī)械安定性，是一種多用途的潤滑脂。(4)鋁基潤滑脂這種潤滑脂具有良好的抗水性，對金屬表面有高的吸附能力，故可起到很好的防銹作用。2．潤滑脂(黃油或干油）是潤滑油與稠化劑（如鈣、鋰、鈉的金屬153）安定性3、固體潤滑劑

石墨、二硫化鉬、氮化硼、蠟、聚氟乙烯、酚醛樹脂潤滑脂的主要質(zhì)量指標(biāo)

1)錐(針)入度(或稠度)指一個(gè)重1.5N的標(biāo)準(zhǔn)錐體，于25℃恒溫下，由潤滑脂表面經(jīng)5s刺入的深度(以0.lmm計(jì))。它標(biāo)志著潤滑脂內(nèi)阻力的大小和流動性的強(qiáng)弱。錐入度愈小表明潤滑脂愈稠。2)滴點(diǎn)在規(guī)定的加熱條件下，潤滑脂從標(biāo)準(zhǔn)測量杯的孔口滴下第一滴時(shí)的溫度叫潤滑脂的滴點(diǎn)。潤滑脂的滴點(diǎn)決定了它的工作溫度。潤滑脂的工作溫度至少應(yīng)低于滴點(diǎn)20℃。3）安定性3、固體潤滑劑石墨、二硫化鉬、氮化硼、蠟、聚氟16二、潤滑油、潤滑脂的添加劑為了提高油的品質(zhì)和使用性能，常加入某些分量雖少(從百分之幾到百萬分之幾)但對潤滑劑性能改善起巨大作用的物質(zhì)，這些物質(zhì)稱為添加劑。3.添加劑的作用：1.添加劑的概念：1)提高潤滑劑的油性、極壓性和在極端工作條件下更有效的工作能力。2)推遲潤滑劑的老化變質(zhì)，延長其正常便用壽命。3)改善潤滑劑的物理性能，如降低凝點(diǎn)、消除泡沫、提高粘度、改進(jìn)其粘---溫特性等。有油性添加劑、極壓添加劑、分散凈化劑、消泡添加劑、抗氧化添加劑、降凝劑、增粘劑等。2.添加劑的種類:圖添加劑的作用二、潤滑油、潤滑脂的添加劑為了提高油的品質(zhì)和使17三、潤滑方法潤滑油或潤滑脂的供應(yīng)方法在設(shè)計(jì)中是很重要的，尤其是油潤滑時(shí)的供應(yīng)方法與零件在工作時(shí)所處潤滑狀態(tài)有著密切的關(guān)系。1．油潤滑向摩擦表面施加潤滑油的方法可分間歇式和連續(xù)式兩種。（2）滴油潤滑針閥油杯和油芯油杯都可做到連續(xù)滴油潤滑。圖：針閥式油杯圖：油芯油杯手工用油壺或油槍向注油杯內(nèi)注油，只能做到間歇潤滑。（1）手工定期潤滑三、潤滑方法潤滑油或潤滑脂的供應(yīng)方法在設(shè)計(jì)中是18(2)油環(huán)潤滑油環(huán)套在軸頸上，下部浸在油中。當(dāng)軸頸轉(zhuǎn)動時(shí)帶動油環(huán)轉(zhuǎn)動，將油帶到軸頸表面進(jìn)行潤滑。(3)飛濺潤滑

利用轉(zhuǎn)動件(例如齒輪)或曲軸的曲柄等將潤滑油濺成油星以潤滑軸承。(4)壓力循環(huán)潤滑

用油泵進(jìn)行壓力供油潤滑,可保證供油充分,能帶走摩擦熱以冷卻軸承。這種潤滑方法多用于高速、重載軸承或齒輪傳動上。2．脂潤滑脂潤滑只能間歇供應(yīng)。加脂方式有人工加脂、脂杯加脂和集中潤滑系統(tǒng)供脂，旋蓋式油脂杯是應(yīng)用得最廣的脂潤滑裝置。(2)油環(huán)潤滑油環(huán)套在軸頸上，下部浸在油中。當(dāng)19四、潤滑方法選擇主要根據(jù)零件工作速度、所受載荷和工作環(huán)境要求進(jìn)行選擇。同時(shí)注意集中與分散，間歇與連續(xù)，有無壓力和循環(huán)要求等。五、潤滑油的粘度單位粘度常用單位動力粘度、運(yùn)動粘度、條件粘度（恩式粘度）等來表示，我國的石油產(chǎn)品常用運(yùn)動粘度來表示。四、潤滑方法選擇主要根據(jù)零件工作速度、所受載荷20牛頓粘性定律：式中：τ—流體單位面積上的剪切阻力,即切應(yīng)力—流體沿垂直于運(yùn)動方向（即沿圖(平行板間液體的層流流動)中y軸方向或流體膜厚度方向）的速度梯度，式中的“-”號表示v隨y的增大而減?。沪恰壤?shù),即流體的動力粘度；圖：平行板間液體的層流流動

（1）動力粘度（絕對粘度）η

牛頓在1687年提出了粘性液的摩擦定律（簡稱粘性定律）即在流體中任意點(diǎn)處的切應(yīng)力均與該處流體的速度梯度成正比。若用數(shù)學(xué)形式表示這一定律，即為：摩擦學(xué)中把凡是服從這個(gè)粘性定律的流體都叫牛頓液體。國際單位（SI）：Pa·s(帕·秒）1Pa·s=1N·s/m2絕對單位（C.G.S.制）：P(泊),Cp(厘泊)1P=100cP=0.1Pa·s如圖對于長、寬、高各為lm的液體，上、下平面發(fā)生lm/s相對滑動速度需要的切向力為lN時(shí)，該液體的動力粘度為lN·s/或lPa·s（帕·秒）。牛頓粘性定律：式中：—流體沿垂直于運(yùn)動方向（即沿圖(平行板21

（2）運(yùn)動粘度v

m2/s工程中常用動力粘度η與同溫度下該液體密度ρ的比值表示粘度,稱為運(yùn)動粘度υ,即:

St(斯)，百分之一St稱為cSt(厘斯)

單位：絕對單位（C.G.S.制）：原國標(biāo)GB443一64曾規(guī)定潤滑油是按或50℃或l0O℃時(shí)運(yùn)動粘度中心值劃分牌號。新國標(biāo)GB443一84規(guī)定采用潤滑油在40℃時(shí)的運(yùn)動粘度中心值作為潤滑油的新牌號。潤滑油實(shí)際運(yùn)動粘度應(yīng)在中心粘度值的±10%偏差以。常全損耗系統(tǒng)用油(機(jī)械油)的新、舊牌號對照見表4-1。（2）運(yùn)動粘度vm2/s工程中常用動力粘度η與同溫度下22在規(guī)定溫度下，從恩式粘度計(jì)流出200ml樣品油所需時(shí)間與同體積蒸餾水在20°C時(shí)流出所需時(shí)間比值稱為該液體的條件粘度。換算關(guān)系（3）條件粘度（相對粘度）我國常用恩氏度(°Et)作為條件粘度單位。美國習(xí)慣用賽氏通用秒(SUS)，英國習(xí)慣用雷氏秒（R）作為條件粘度單位。

運(yùn)動粘度與條件粘度可按下列關(guān)系進(jìn)行換算(νt指平均溫度t時(shí)的運(yùn)動粘度):

在規(guī)定溫度下，從恩式粘度計(jì)流出200ml樣品油234、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（2）壓力

P>20MPa時(shí)，隨P↑→ηP↑礦物油的粘-壓關(guān)系，可用下列經(jīng)驗(yàn)式表示：幾種常用潤滑油的粘-溫曲線見圖4-7。式中：ηp—潤滑油在壓力p時(shí)的動力粘度，Pa·s；

η0—潤滑油在單位即為/N。對于一般的礦物油，

Pa的壓力下的動力粘度，Pa·s；

e—自然對數(shù)的底，e=2.718；α—潤滑油的粘--壓系數(shù)。當(dāng)壓力p的單位為Pa時(shí)，α的4、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24

1）兩滑動表面沿運(yùn)動方向的間隙是由大至小的形狀;

根據(jù)摩擦面間油膜形成的原理，可把流體潤滑分為流體動力潤滑(利用摩擦面間的相對運(yùn)動而自動形成承載油膜的潤滑)及流體靜力潤滑(從外部將加壓的油送入摩擦面間，強(qiáng)迫形成承載油膜的潤滑)。

§3—4流體潤滑簡介

1流體動力潤滑實(shí)現(xiàn)條件：2）相對速度v足夠大;3)油楔中有足夠的油量.圖(兩相對運(yùn)動夾板間油層中的速度分布和壓力分布)兩個(gè)作相對運(yùn)動物體的摩擦表面，用借助于相對速度而產(chǎn)生的粘性流體膜將兩摩擦表面完全隔開，由流體膜產(chǎn)生的壓力來平衡外載荷，稱為流體動力潤滑。

1）兩滑動表面沿運(yùn)動方向的間隙是由大至小的形狀;252、彈性流體動力潤滑圖：彈性流體動力潤滑時(shí)，接觸區(qū)的彈性變形、油膜厚度及壓力分布彈性流體動力潤滑理論是研究在相互滾動或伴有滾動的滑動條件下，兩彈性物體間的流體動力潤滑膜的力學(xué)性質(zhì)。把計(jì)算在油膜壓力下摩擦表面的變形的彈性方程、表述潤滑劑粘度與壓力間關(guān)系的粘壓方程與流體動力潤滑的主要方程結(jié)合起來，以求解油膜壓力分布、潤滑膜厚度分布等問題。

2、彈性流體動力潤滑圖：彈性流體動力潤滑時(shí)，接觸區(qū)的彈性變263、流體靜力潤滑圖：流體靜力潤滑系統(tǒng)示意圖

流體靜力潤滑是靠液壓泵(或其它壓力流體源)將加壓后的流體送入兩摩擦表面之間，利用流體靜壓力來平衡外載荷。

3、流體靜力潤滑圖：流體靜力潤滑系統(tǒng)示意圖27磨擦磨損及潤滑課件28磨擦磨損及潤滑課件29磨擦磨損及潤滑課件30磨擦磨損及潤滑課件31磨擦磨損及潤滑課件32磨擦磨損及潤滑課件33第四章摩擦、磨損及潤滑概述本章重點(diǎn)摩擦的分類及彈性流體動力潤滑的基本原理

摩擦的分類及機(jī)理磨損的種類及過程流體動力潤滑的基本知識

本章難點(diǎn)彈性流體動力潤滑的基本原理主要內(nèi)容第四章摩擦、磨損及潤滑概述本章重點(diǎn)摩擦的分類及34內(nèi)容提要：

本章主要內(nèi)容是對摩擦學(xué)所研究的主要對象(即摩擦、磨損及潤滑的基本問題)作簡單扼要的介紹，重點(diǎn)在于闡述摩擦和磨損的分類和機(jī)理，形成油膜的動壓和靜壓原理，以及彈性流體動力潤滑的基本知識。學(xué)習(xí)目標(biāo)：

明確摩擦學(xué)所包含的主要內(nèi)容、研究對象及發(fā)展摩擦學(xué)的重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值。對于干摩擦、邊界摩擦、混合摩擦、流體摩擦的機(jī)理和物理特征要有扼要的了解。初步了解磨損的一般規(guī)律及各種磨損的機(jī)理和物理特征。了解潤滑的作用及潤滑劑的主要質(zhì)量指標(biāo)。掌握流體動力潤滑的基本概念及楔形效應(yīng)承載原理。摩擦學(xué)（Tribology）內(nèi)容提要：本章主要內(nèi)容是對摩擦學(xué)所研究的主要對35§4—1摩擦

一、摩擦的類型

(1)、摩擦：內(nèi)摩擦、外摩擦、靜摩擦、動摩擦。(2)、根據(jù)位移形式不同分：滑動摩擦、滾動摩擦。(3)、滑動摩擦根據(jù)摩擦面間存在潤滑劑的情況分：干摩擦、邊界摩擦、流體摩擦、混合摩擦§4—1摩擦一、摩擦的類型(1)、摩擦：內(nèi)摩擦、36邊界摩擦、混合摩擦及流體摩擦都必須具備一定的潤滑條件，所以，相應(yīng)的潤滑狀態(tài)也常分別稱為邊界潤滑、混合潤滑及流體潤滑?？梢杂媚ず癖圈藖泶笾鹿烙?jì)兩滑動表面所處的摩擦(潤滑)狀態(tài)，即

式中：

hmin--兩滑動粗糙表面間的最小公稱油膜厚度，μm；

Ra1,Ra2--分別為兩表面輪廓算術(shù)平均偏差，μm。

膜厚比:

當(dāng)膜厚比λ≤l時(shí)，為邊界摩擦(潤滑)狀態(tài)；當(dāng)λ=l～5時(shí)，為混合摩擦(潤滑)狀態(tài)；當(dāng)λ>5時(shí)，為流體摩擦(潤滑)狀態(tài)。邊界摩擦、混合摩擦及流體摩擦都必須具備一定的潤滑條件371、干摩擦

(1)摩擦理論：

庫侖公式新理論：分子—機(jī)械理論、能量理論、粘著理論(2)簡單粘著理論：

τB：結(jié)點(diǎn)材料的剪切強(qiáng)度極限σsy：材料的壓縮屈服極限Ar:真實(shí)接觸面積

摩擦副接觸面積示意圖干摩擦是指表面間無任何潤滑劑或保護(hù)膜的純金屬接觸時(shí)的摩擦。此時(shí)產(chǎn)生較大的摩擦功耗和嚴(yán)重磨損,嚴(yán)禁出現(xiàn).1945年由鮑登(F．P．Bowden)等人提出18世紀(jì)提出1、干摩擦(1)摩擦理論：庫侖公式新理論：分子—機(jī)38(3)修正粘附理論真空中的潔凈金屬發(fā)生摩擦?xí)r，其摩擦系數(shù)要比常規(guī)環(huán)境里的摩擦系數(shù)大得多。鮑登等人于1964年又提出了一種更切合實(shí)際的修正粘附理論。接觸區(qū)同時(shí)有壓應(yīng)力和切應(yīng)力存在,在復(fù)合應(yīng)力作用下，接觸區(qū)出現(xiàn)了結(jié)點(diǎn)增長的現(xiàn)象。當(dāng)兩金屬界面被表面膜分隔開時(shí),τBj為表面膜的剪切強(qiáng)度極限；當(dāng)剪斷發(fā)生在較軟金屬基體內(nèi)時(shí),τBj為較軟金屬基體的剪切強(qiáng)度極限τB；若表面膜局部破裂并出現(xiàn)金屬粘附結(jié)點(diǎn)時(shí)，τBj將介于較軟金屬的剪切強(qiáng)度極限和表面膜的剪切強(qiáng)度極限之間。(3)修正粘附理論真空中的潔凈金屬發(fā)生摩擦?xí)r，其392、邊界摩擦（邊界潤滑）

當(dāng)運(yùn)動副的摩擦表面被吸附在表面的邊界膜隔開，摩擦性質(zhì)取決于邊界膜和表面的吸附性能時(shí)的摩擦稱為邊界摩擦.膜厚比λ≤l時(shí).其摩擦系數(shù)通常約在0.1左右.圖:單層分子邊界膜的摩擦模型

圖:多層分子邊界膜的按邊界膜形成機(jī)理，邊界膜分為吸附膜(物理吸附膜及化學(xué)吸附膜)和反應(yīng)膜。

合理選擇摩擦副材料和潤滑劑，降低表面粗糙度值，在潤滑劑中加入適量的油性添加劑和極壓添加劑，都能提高邊界膜強(qiáng)度。2、邊界摩擦（邊界潤滑）當(dāng)運(yùn)動副的摩擦表面被40二、摩擦的雙重性：4、流體摩擦（潤滑）

3、混合摩擦（潤滑）

當(dāng)摩擦表面間處于邊界摩擦與流體摩擦的混合狀態(tài)時(shí)(膜厚比λ=l～5)，稱為混合摩擦。λ越大，油膜承載比大，f越小。當(dāng)摩擦面間的潤滑膜厚度大到足以將兩個(gè)表面的輪廓峰完全隔開(即λ>5)時(shí),即形成了完全的流體摩擦(或稱全液體摩擦)。摩擦系數(shù)極小(油潤滑時(shí)約為0.001～0.008)，而且不會有磨損產(chǎn)生，是理想的摩擦狀態(tài)。1.有利：帶傳動、自鎖、汽車啟動2.有害：消耗能量、使零件磨損二、摩擦的雙重性：4、流體摩擦（潤滑）3、混合摩擦（潤滑）41

§4—2磨損一、典型的磨損過程1、磨合磨損過程

運(yùn)動副之間的摩擦將導(dǎo)致零件表面材料的逐漸喪失或遷移，即形成磨損。磨損會影響機(jī)器的效率，降低工作的可靠性，甚至促使機(jī)器提前報(bào)廢。包括摩擦表面輪廓峰的形狀變化和表面材料被加工硬化兩個(gè)過程。在一定載荷作用下形成一個(gè)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(shí)間比率較小§4—2磨損一、典型的磨損過程1、磨合磨損過程42

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(shí)間長短反映零件的壽命

3、急劇磨損階段

2、穩(wěn)定磨損階段經(jīng)穩(wěn)定磨損后，零件表面破壞，運(yùn)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431.粘附磨損二、磨損的類型根據(jù)磨損機(jī)理來分類:

當(dāng)摩擦表面的輪廓峰在相互作用的各點(diǎn)處發(fā)生"冷焊"后，在相對滑動時(shí)，材料從一個(gè)表面遷移到另一個(gè)表面，便形成了粘附磨損。降低磨粒磨損的措施：a.滿足潤滑條件b.合理選材c.提高表面光潔度d.加強(qiáng)防護(hù)密封裝置降低粘附磨損的措施：a.合理選擇配對材料b.采取表面處理c.限溫、限壓d.采取含油性極壓添加劑2.磨粒磨損外部進(jìn)入摩擦面間的游離硬顆?；蛴驳妮喞寮庠谳^軟材料表面上進(jìn)行微切削過程就叫磨粒磨損。1.粘附磨損二、磨損的類型根據(jù)磨損機(jī)理來分類:當(dāng)摩擦表面的443.疲勞磨損降低表面疲勞磨損的措施：4.流體磨粒磨損和流體侵蝕磨損5.機(jī)械化學(xué)磨損三、磨損的雙重性2.有害：可靠性降低、機(jī)器失效

1.有利：減小零件表面粗糙度、磨削、研磨c.加極壓添加劑d.提高表面光潔度a.合理選材及其硬度b.選擇粘度高的潤滑油疲勞磨損是指由于摩擦表面材料微體積在重復(fù)變形時(shí)疲勞破壞而引起的機(jī)械磨損。流體磨粒磨損是指由流動的液體或氣體中所夾帶的硬質(zhì)物體或硬質(zhì)顆粒作用引起的機(jī)械磨損。流體侵蝕磨損是指由液流或氣流的沖蝕作用引起的機(jī)械磨損。機(jī)械化學(xué)磨損是指由機(jī)械作用及材料與環(huán)境的化學(xué)作用或電化學(xué)作用共同引起的磨損。氧化磨損是最常見的機(jī)械化學(xué)磨損之一。3.疲勞磨損降低表面疲勞磨損的措施：4.流體磨粒磨損和流體侵45§4—3潤滑

潤滑的概念：在摩擦副間加入潤滑劑，減低摩擦、減輕磨損的措施。潤滑的作用：1.減小摩擦，提高機(jī)械效率；2.減輕磨損，延長機(jī)械使用壽命;還有冷卻、防塵、吸振、防銹、清洗作用。一、潤滑劑及主要性能潤滑劑可分為氣體、液體(油)、半固體(脂)和固體四種基本類型

§4—3潤滑潤滑的概念：在摩擦副間加入潤滑劑，減低摩擦461、潤滑油有機(jī)油、礦物油、合成油性能指標(biāo)：1）粘度：油的流動阻力或指抵抗變形的能力。是潤滑油最重要的性能之一.2）油性：又叫潤滑性，指潤滑油中極性分子與金屬表面形成物理吸附膜或化學(xué)吸附膜的潤滑性能。3）凝點(diǎn)：又叫流動點(diǎn)，潤滑油開始失去流動性的最高溫度。是低溫下工作的潤滑油的重要指標(biāo)。4）閃點(diǎn)和燃點(diǎn)：指油在標(biāo)準(zhǔn)儀器中加熱所蒸發(fā)出的油汽，遇火焰能發(fā)出閃光的最低溫度。是高溫工作油的重要指標(biāo)（通常應(yīng)使工作溫度比油的閃點(diǎn)低30～40℃。）.5）極壓性能：是油中加入含硫、氯、磷的有機(jī)極性化合物后，油中極性分子在金屬表面生成抗磨、耐高壓的化學(xué)反應(yīng)邊界膜的性能。6)氧化穩(wěn)定性:

1、潤滑油有機(jī)油、礦物油、合成油性能指標(biāo)：1）粘度：油的流動472．潤滑脂(黃油或干油）是潤滑油與稠化劑（如鈣、鋰、鈉的金屬皂)的膏狀混合物。常用潤滑脂主要種類:

(1)鈣基潤滑脂

這種潤滑脂具有良好的抗水性，但耐熱能力差，工作溫度不宜超過55～65°C。(2)鈉基潤滑脂

這種潤滑脂有較高的耐熱性，工作溫度可達(dá)120℃，但抗水性差。由于它能與少量水乳化，從而保護(hù)金屬免遭腐蝕，比鈣基潤滑脂有更好的防銹能力。(3)鋰基潤滑脂

這種潤滑脂既能抗水、耐高溫(工作溫度不宜高于145℃)，而且有較好的機(jī)械安定性，是一種多用途的潤滑脂。(4)鋁基潤滑脂這種潤滑脂具有良好的抗水性，對金屬表面有高的吸附能力，故可起到很好的防銹作用。2．潤滑脂(黃油或干油）是潤滑油與稠化劑（如鈣、鋰、鈉的金屬483）安定性3、固體潤滑劑

石墨、二硫化鉬、氮化硼、蠟、聚氟乙烯、酚醛樹脂潤滑脂的主要質(zhì)量指標(biāo)

1)錐(針)入度(或稠度)指一個(gè)重1.5N的標(biāo)準(zhǔn)錐體，于25℃恒溫下，由潤滑脂表面經(jīng)5s刺入的深度(以0.lmm計(jì))。它標(biāo)志著潤滑脂內(nèi)阻力的大小和流動性的強(qiáng)弱。錐入度愈小表明潤滑脂愈稠。2)滴點(diǎn)在規(guī)定的加熱條件下，潤滑脂從標(biāo)準(zhǔn)測量杯的孔口滴下第一滴時(shí)的溫度叫潤滑脂的滴點(diǎn)。潤滑脂的滴點(diǎn)決定了它的工作溫度。潤滑脂的工作溫度至少應(yīng)低于滴點(diǎn)20℃。3）安定性3、固體潤滑劑石墨、二硫化鉬、氮化硼、蠟、聚氟49二、潤滑油、潤滑脂的添加劑為了提高油的品質(zhì)和使用性能，常加入某些分量雖少(從百分之幾到百萬分之幾)但對潤滑劑性能改善起巨大作用的物質(zhì)，這些物質(zhì)稱為添加劑。3.添加劑的作用：1.添加劑的概念：1)提高潤滑劑的油性、極壓性和在極端工作條件下更有效的工作能力。2)推遲潤滑劑的老化變質(zhì)，延長其正常便用壽命。3)改善潤滑劑的物理性能，如降低凝點(diǎn)、消除泡沫、提高粘度、改進(jìn)其粘---溫特性等。有油性添加劑、極壓添加劑、分散凈化劑、消泡添加劑、抗氧化添加劑、降凝劑、增粘劑等。2.添加劑的種類:圖添加劑的作用二、潤滑油、潤滑脂的添加劑為了提高油的品質(zhì)和使50三、潤滑方法潤滑油或潤滑脂的供應(yīng)方法在設(shè)計(jì)中是很重要的，尤其是油潤滑時(shí)的供應(yīng)方法與零件在工作時(shí)所處潤滑狀態(tài)有著密切的關(guān)系。1．油潤滑向摩擦表面施加潤滑油的方法可分間歇式和連續(xù)式兩種。（2）滴油潤滑針閥油杯和油芯油杯都可做到連續(xù)滴油潤滑。圖：針閥式油杯圖：油芯油杯手工用油壺或油槍向注油杯內(nèi)注油，只能做到間歇潤滑。（1）手工定期潤滑三、潤滑方法潤滑油或潤滑脂的供應(yīng)方法在設(shè)計(jì)中是51(2)油環(huán)潤滑油環(huán)套在軸頸上，下部浸在油中。當(dāng)軸頸轉(zhuǎn)動時(shí)帶動油環(huán)轉(zhuǎn)動，將油帶到軸頸表面進(jìn)行潤滑。(3)飛濺潤滑

利用轉(zhuǎn)動件(例如齒輪)或曲軸的曲柄等將潤滑油濺成油星以潤滑軸承。(4)壓力循環(huán)潤滑

用油泵進(jìn)行壓力供油潤滑,可保證供油充分,能帶走摩擦熱以冷卻軸承。這種潤滑方法多用于高速、重載軸承或齒輪傳動上。2．脂潤滑脂潤滑只能間歇供應(yīng)。加脂方式有人工加脂、脂杯加脂和集中潤滑系統(tǒng)供脂，旋蓋式油脂杯是應(yīng)用得最廣的脂潤滑裝置。(2)油環(huán)潤滑油環(huán)套在軸頸上，下部浸在油中。當(dāng)52四、潤滑方法選擇主要根據(jù)零件工作速度、所受載荷和工作環(huán)境要求進(jìn)行選擇。同時(shí)注意集中與分散，間歇與連續(xù)，有無壓力和循環(huán)要求等。五、潤滑油的粘度單位粘度常用單位動力粘度、運(yùn)動粘度、條件粘度（恩式粘度）等來表示，我國的石油產(chǎn)品常用運(yùn)動粘度來表示。四、潤滑方法選擇主要根據(jù)零件工作速度、所受載荷53牛頓粘性定律：式中：τ—流體單位面積上的剪切阻力,即切應(yīng)力—流體沿垂直于運(yùn)動方向（即沿圖(平行板間液體的層流流動)中y軸方向或流體膜厚度方向）的速度梯度，式中的“-”號表示v隨y的增大而減??；η—比例常數(shù),即流體的動力粘度；圖：平行板間液體的層流流動

（1）動力粘度（絕對粘度）η

牛頓在1687年提出了粘性液的摩擦定律（簡稱粘性定律）即在流體中任意點(diǎn)處的切應(yīng)力均與該處流體的速度梯度成正比。若用數(shù)學(xué)形式表示這一定律，即為：摩擦學(xué)中把凡是服從這個(gè)粘性定律的流體都叫牛頓液體。國際單位（SI）：Pa·s(帕·秒）1Pa·s=1N·s/m2絕對單位（C.G.S.制）：P(泊),Cp(厘泊)1P=100cP=0.1Pa·s如圖對于長、寬、高各為lm的液體，上、下平面發(fā)生lm/s相對滑動速度需要的切向力為lN時(shí)，該液體的動力粘度為lN·s/或lPa·s（帕·秒）。牛頓粘性定律：式中：—流體沿垂直于運(yùn)動方向（即沿圖(平行板54

（2）運(yùn)動粘度v

m2/s工程中常用動力粘度η與同溫度下該液體密度ρ的比值表示粘度,稱為運(yùn)動粘度υ,