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17摩擦磨損潤(rùn)滑宋寶玉版QJJ17摩擦磨損潤(rùn)滑宋寶玉版QJJ1消極影響:消耗能源,變成熱量;破壞精度,包括磨損和爬行;增大噪聲,引起振動(dòng)。積極作用:驅(qū)動(dòng),摩擦輪、無(wú)級(jí)變速;緩沖,如宇航員座椅;自鎖,如釘子等。
2.7摩擦、磨損和潤(rùn)滑
摩擦、磨損和潤(rùn)滑失效,是現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)的主要失效原因。①概述:消極影響:消耗能源,變成熱量;2.7摩擦、磨損和潤(rùn)滑2最新17摩擦磨損潤(rùn)滑課件3最新17摩擦磨損潤(rùn)滑課件4最新17摩擦磨損潤(rùn)滑課件5最新17摩擦磨損潤(rùn)滑課件6最新17摩擦磨損潤(rùn)滑課件7最新17摩擦磨損潤(rùn)滑課件8潤(rùn)滑劑中的硫、磷、氯等元素與金屬表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),形成一種新的化合物膜層?!せ瘜W(xué)反應(yīng)膜化學(xué)反應(yīng)膜具有高的熔點(diǎn)及低的剪切強(qiáng)度,并且比物理吸附膜穩(wěn)定得多。這種反應(yīng)是不可逆的。硫與鉄生成化學(xué)反應(yīng)膜潤(rùn)滑劑中的硫、磷、氯等元素與金屬表面進(jìn)行化學(xué)9當(dāng)兩摩擦表面被流體完全隔開(kāi)時(shí),摩擦表面不會(huì)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(chēng)為流體摩擦。屬于內(nèi)摩擦;特點(diǎn):f=0.001~0.01,金屬表面無(wú)磨損。3)流體摩擦(流體潤(rùn)滑)當(dāng)兩摩擦表面被流體完全隔開(kāi)時(shí),摩擦表面不會(huì)產(chǎn)生金屬間的直接10①
流體動(dòng)壓潤(rùn)滑形成流體動(dòng)壓的必要條件:流體必須流經(jīng)收斂間隙;流體必須有足夠的速度;流體必須是粘性流體。①流體動(dòng)壓潤(rùn)滑形成流體動(dòng)壓的必要條件:流體必須11考慮接觸區(qū)彈性變形和壓力對(duì)潤(rùn)滑油粘度的影響,簡(jiǎn)稱(chēng)彈流潤(rùn)滑。②彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑兩表面的距離h0,稱(chēng)為平均油膜厚度;接觸區(qū)的出口處油膜變薄,稱(chēng)為“頸縮”;“頸縮”處兩表面距離hmin
稱(chēng)為最小油膜厚度??紤]接觸區(qū)彈性變形和壓力對(duì)潤(rùn)滑油粘度的影響,簡(jiǎn)稱(chēng)彈流潤(rùn)滑。②12③
流體靜壓潤(rùn)滑用油泵將潤(rùn)滑油經(jīng)過(guò)節(jié)流器以所需要壓力注入被潤(rùn)滑表面的油室;再由油室的封油邊流回油箱。③流體靜壓潤(rùn)滑用油泵將潤(rùn)滑油經(jīng)過(guò)節(jié)流器以所需要壓力注入被潤(rùn)134)混合摩擦(混合潤(rùn)滑)當(dāng)動(dòng)壓潤(rùn)滑條件不完全具備,且有時(shí)邊界膜遭破壞,就會(huì)出現(xiàn)流體摩擦、邊界摩擦和干摩擦同時(shí)存在的現(xiàn)象。4)混合摩擦(混合潤(rùn)滑)當(dāng)動(dòng)壓潤(rùn)滑條件不完全具備,且有時(shí)邊145)摩擦系數(shù)的典型數(shù)值可以用摩擦系數(shù)值作為判斷各種摩擦狀態(tài)的依據(jù)。5)摩擦系數(shù)的典型數(shù)值152.各種摩擦狀態(tài)的研究方法①干摩擦:主要的是限制磨損,它涉及材料科學(xué)、彈塑性力學(xué)、傳熱學(xué)、物理化學(xué)等內(nèi)容;②邊界摩擦:從物理化學(xué)的角度研究潤(rùn)滑膜的形成與破壞機(jī)理;③彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑:要根據(jù)彈性力學(xué)分析接觸表面的變形以及潤(rùn)滑劑的流變學(xué)性能;④流體摩擦:主要是應(yīng)用粘性流體力學(xué)和傳熱學(xué)等計(jì)算潤(rùn)滑膜的承載能力及其它力學(xué)特性。
2.各種摩擦狀態(tài)的研究方法16磨損:運(yùn)動(dòng)副表面材料不斷損失;①磨損過(guò)程(三階段):跑合磨損階段穩(wěn)定磨損階段劇烈磨損階段2.7.2磨損1.磨損現(xiàn)象磨損:運(yùn)動(dòng)副表面材料不斷損失;①磨損過(guò)程(三階段):跑17②磨損的度量:磨損量:表示磨損的大小被磨損的高度h被磨損的體積V被磨損的重量G被磨損的質(zhì)量m磨損率:單位時(shí)間內(nèi)材料的磨損體積或質(zhì)量。②磨損的度量:磨損量:表示磨損的大小被磨損的高度h磨損率:181)粘著磨損:形成:邊界摩擦,載荷大,速度高,邊界膜破壞,表面尖峰接觸;現(xiàn)象:形成材料轉(zhuǎn)移;影響因素:材料硬度,表面結(jié)構(gòu)的粗糙度,載荷、速度、溫度,不同材料配副。2.金屬材料磨損1)粘著磨損:形成:邊界摩擦,載荷大,速度高,邊界膜破壞,表19膠合準(zhǔn)則
式中:p為赫茲應(yīng)力;v為相對(duì)滑動(dòng)速度。膠合:是最嚴(yán)重的粘著磨損形式,被磨損表面凹凸不平,有時(shí)出現(xiàn)摩擦副“抱死”、“咬死”等現(xiàn)象;發(fā)生:在高速重載和潤(rùn)滑不良的場(chǎng)合,如齒輪—蝸桿傳動(dòng)、滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承等摩擦副;pv準(zhǔn)則:常用在非流體潤(rùn)滑的滑動(dòng)軸承等零件的設(shè)計(jì)中,作為選擇抗膠合材料的依據(jù)。膠合準(zhǔn)則式中:p為赫茲應(yīng)力;v為相對(duì)滑動(dòng)速度。膠合:是最202)磨粒磨損/磨削形成:表面微峰或外界硬質(zhì)顆粒進(jìn)入摩擦面;現(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。2)磨粒磨損/磨削形成:表面微峰或外界硬質(zhì)顆粒進(jìn)入摩擦面;21二體磨粒磨損一個(gè)磨粒相對(duì)一個(gè)固體表面運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的磨損;當(dāng)磨粒運(yùn)動(dòng)方向與固體表面接近平行時(shí),磨粒與表面接觸處的應(yīng)力較低,固體表面產(chǎn)生擦傷或微小的犁溝痕跡。二體磨粒磨損一個(gè)磨粒相對(duì)一個(gè)固體表面運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的磨損;22三體磨粒磨損外界磨粒移動(dòng)于兩摩擦表面之間,類(lèi)似于研磨作用;如:球磨機(jī)襯板與鋼球、軋碎機(jī)滾筒等零件的表面破壞都是這一類(lèi)磨損。三體磨粒磨損外界磨粒移動(dòng)于兩摩擦表面之間,類(lèi)似于研磨作用;23各類(lèi)機(jī)械的磨粒磨損建筑機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、礦山機(jī)械和經(jīng)常在野外、沙漠等環(huán)境下工作的機(jī)械的主要磨損形式就是磨粒磨損;顎式破碎機(jī)的動(dòng)顎、礦石和肘板間的磨損;掘土機(jī)的鏟齒、犁耙的磨損;球磨機(jī)的襯板與鋼球等;機(jī)床導(dǎo)軌面由于切屑的存在引起的磨損。各類(lèi)機(jī)械的磨粒磨損建筑機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、礦山機(jī)械和經(jīng)常在野外、243)疲勞磨損(也稱(chēng)疲勞點(diǎn)蝕)形成:接觸應(yīng)力反復(fù)作用。如軸承、齒輪中;現(xiàn)象:表層金屬剝落,形成點(diǎn)蝕凹坑;影響因素:表面硬度、表面結(jié)構(gòu)的粗糙度,潤(rùn)滑油粘度。3)疲勞磨損(也稱(chēng)疲勞點(diǎn)蝕)形成:接觸應(yīng)力反復(fù)作用。如軸承、25裂紋起源與擴(kuò)展裂紋起源:疲勞微裂紋一般在有固有缺陷的地方最先出現(xiàn)。如:切削痕、碰傷痕、氣孔、夾雜物、金屬相和晶界之間形成;高副:通常齒輪副、滾動(dòng)軸承、凸輪副等零件比較容易出現(xiàn)表面疲勞磨損;擴(kuò)展性磨損:交變接觸壓應(yīng)力較大,材料選擇和潤(rùn)滑不合理,會(huì)產(chǎn)生擴(kuò)展性的表面疲勞磨損,導(dǎo)致零部件迅速失效。裂紋起源與擴(kuò)展裂紋起源:疲勞微裂紋一般在有固有缺陷的地方最先26疲勞磨損機(jī)理粘度裂紋萌生在表層,但很快擴(kuò)展到表面,此后,潤(rùn)滑油的粘度對(duì)于裂紋擴(kuò)展有重要影響。潤(rùn)滑油的粘度影響油膜厚度;油壓機(jī)理。疲勞磨損機(jī)理粘度裂紋萌生在表層,但很快擴(kuò)展到表面,此后,潤(rùn)滑274)腐蝕磨損①氧化磨損現(xiàn)象與機(jī)理:當(dāng)金屬摩擦副受到空氣中的氧氣或潤(rùn)滑劑中所含氧氣的作用時(shí),表面形成很薄的氧化膜。氧化膜被磨掉以后,又很快地形成新的氧化膜,所以氧化磨損是化學(xué)氧化和機(jī)械磨損兩種作用交替進(jìn)行的過(guò)程;磨損表面特征:在金屬的摩擦表面沿滑動(dòng)方向呈勻細(xì)磨痕。4)腐蝕磨損①氧化磨損現(xiàn)象與機(jī)理:當(dāng)金屬摩擦副受到空氣中的28②特殊介質(zhì)腐蝕磨損
化工設(shè)備中:摩擦副在摩擦過(guò)程中,由于金屬表面與酸、堿、鹽等介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)而形成腐蝕磨損,例如化工設(shè)備中零件表面的磨損;潤(rùn)滑油中:含有腐蝕性化學(xué)成分,滑動(dòng)軸承材料會(huì)發(fā)生腐蝕磨損,首先在軸承表面上生成黑點(diǎn),再逐漸擴(kuò)展成海綿狀空洞,并在摩擦過(guò)程中呈小塊剝落。②特殊介質(zhì)腐蝕磨損化工設(shè)備中:摩擦副在摩擦過(guò)程中,由于金屬295)沖蝕磨損形成:一定速度的硬質(zhì)微粒反復(fù)作用,表面受法向力及切向力。燃?xì)鉁u輪機(jī)葉片、水輪機(jī)葉片;現(xiàn)象:表面疲勞,材料損失;影響因素:材料硬度微粒對(duì)表面的切削作用5)沖蝕磨損形成:一定速度的硬質(zhì)微粒反復(fù)作用,表面受法向力及303.塑料的磨損1)粘著磨損塑料表面的材料損失在實(shí)際接觸區(qū)內(nèi),在界面上緊靠塑料的一側(cè)發(fā)生塑料微凸體斷裂,小片塑料從本體材料上被撕裂下來(lái),粘附在對(duì)磨面上;形成轉(zhuǎn)移膜,或形成自由磨屑。3.塑料的磨損1)粘著磨損312)磨粒磨損塑料與金屬對(duì)磨時(shí),因?yàn)樗芰先彳?,外?lái)的異物或摩擦過(guò)程中產(chǎn)生的微粒會(huì)嵌入塑料表層,使塑料表面變成復(fù)合材料,耐磨性有一定程度的提高,但金屬表面的磨損卻比對(duì)純塑料時(shí)大;例如,塑料-金屬摩擦副,在潤(rùn)滑油中均勻地混有三氧化二鋁粒子,試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),塑料的耐磨性提高了,但金屬的磨損增大了。
2)磨粒磨損323)切削磨損:
對(duì)于塑料,對(duì)磨面上粗糙、鋒利而堅(jiān)硬的突起物,起到一個(gè)微型切削工具的作用,把塑料的某些部位切割、刨削、刮削下來(lái)。實(shí)驗(yàn)案例:純聚四氟乙烯與鑄鐵的干摩擦試驗(yàn),在滑動(dòng)件(鑄鐵)行程的兩末端處,有被刨削、刮削下來(lái)的白色聚四氟乙烯切屑。3)切削磨損:實(shí)驗(yàn)案例:334.橡膠的磨損1)磨粒磨損當(dāng)橡膠在一粗糙表面上滑動(dòng)時(shí),在試樣的表面上常常出現(xiàn)與運(yùn)動(dòng)方向垂直的一簇平行的隆痕,稱(chēng)這些隆痕為磨損花紋。圖示為天然橡膠的磨損花紋,若沿著運(yùn)動(dòng)方向?qū)ο鹉z作縱向剖面,可見(jiàn)隆痕呈鋸齒形,并且鋸齒的尖鋒方向與摩擦的方向相反。
4.橡膠的磨損1)磨粒磨損34彈性體的疲勞磨損是指:假如對(duì)偶件表面是鈍的,而不是尖銳的凸體,則彈性體的表面發(fā)生周期性變形,最后由于疲勞而發(fā)生破壞。2)疲勞磨損
由于彈性體的撓性能使它們?cè)诨瑒?dòng)中適應(yīng)剛性對(duì)偶件表面的粗糙度,所以存在周期性載荷。磨損形式表現(xiàn)為輕微磨粒磨損和表面層的撕碎。彈性體的疲勞磨損是指:假如對(duì)偶件表面是鈍的,353)卷筒形式的磨損試驗(yàn)
圖a),橡膠上有一凸體,壓塊的法向載荷為N,水平速度為v;圖b),壓塊與橡膠間有摩擦力,凸體切向受到力作用發(fā)生撕扯;圖c),在接觸區(qū)發(fā)生材料的逐漸撕裂,凸體變成一個(gè)卷筒狀的磨屑;圖d),磨屑形成滾動(dòng)摩擦條件,同時(shí)卷筒狀的橡膠碎片脫落下來(lái)。3)卷筒形式的磨損試驗(yàn)圖a),橡膠上有一凸體,壓塊36潤(rùn)滑劑:潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂和固體潤(rùn)滑劑1.潤(rùn)滑油1)分類(lèi):有機(jī)油(動(dòng)植物油),礦物油(石油產(chǎn)品),化學(xué)合成油。2.7.3潤(rùn)滑劑和添加劑潤(rùn)滑劑:潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂和固體潤(rùn)滑劑1.潤(rùn)滑油2.7.3潤(rùn)滑372)潤(rùn)滑油的粘度·粘度的物理意義潤(rùn)滑油的粘度反映了潤(rùn)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(biāo)志?!とN粘度表示法:
-動(dòng)力粘度η
-運(yùn)動(dòng)粘度ν
-相對(duì)粘度(如恩氏粘度oEt)2)潤(rùn)滑油的粘度·粘度的物理意義·三種粘度表示法:38①動(dòng)力粘度η換算關(guān)系:1Pa?S=10P=1000cP長(zhǎng)、寬、高各為1m的流體,頂面對(duì)底面產(chǎn)生1m/s的速度,所需要的外力F為1N時(shí),則流體的粘度η為1N?s/m2,叫做“帕秒”,常用Pa?s表示。有時(shí)也用“泊”P(pán)表示;“泊”的百分之一叫做“厘泊”用cP表示。①動(dòng)力粘度η換算關(guān)系:1Pa?S=10P=1000cP長(zhǎng)、39②運(yùn)動(dòng)粘度ν流體的動(dòng)力粘度η與同溫度下的密度ρ的比值其單位是m2/s,常用單位是cm2/s,叫做“斯”,用St表示,“斯”的百分之一叫做“厘斯”,用cSt表示。換算關(guān)系:1m2/s=104St=106cSt②運(yùn)動(dòng)粘度ν流體的動(dòng)力粘度η與同溫度下的密度ρ的比值其單位是40③相對(duì)粘度(恩氏粘度0Et
)200ml的粘性流體,在給定的溫度下流經(jīng)一定直徑和長(zhǎng)度的毛細(xì)管所需的時(shí)間t;同體積的蒸餾水在20℃時(shí)流經(jīng)同樣的毛細(xì)管所需時(shí)間t0;二者的比值稱(chēng)為恩氏粘度,用0Et
表示。③相對(duì)粘度(恩氏粘度0Et)200ml的粘性流體,在給定的41④粘溫特性潤(rùn)滑油的粘度隨溫度的變化存在指數(shù)關(guān)系:④粘溫特性潤(rùn)滑油的粘度隨溫度的變化存在指數(shù)關(guān)系:42⑤潤(rùn)滑油的粘壓特性粘度和壓力的關(guān)系近似表示為:⑤潤(rùn)滑油的粘壓特性粘度和壓力的關(guān)系近似表示為:432.潤(rùn)滑脂1)潤(rùn)滑脂的組成與分類(lèi)①組成:基礎(chǔ)油+稠化劑+添加劑鈣基脂:抗水,適于輕中重載荷;鈉基脂:高溫,但不抗水;鋰基脂:多用途,最好;鋁基脂:高度耐水性,航運(yùn)機(jī)械;其它特種潤(rùn)滑脂。②分類(lèi):2.潤(rùn)滑脂1)潤(rùn)滑脂的組成與分類(lèi)鈣基脂:抗水,適于輕中重載荷442)潤(rùn)滑脂的性能指標(biāo):
主要有針入度、滴點(diǎn)、機(jī)械雜質(zhì)、灰分、水分等①針入度軟硬程度h(mm)/0.1阻力大小、流動(dòng)性強(qiáng)弱標(biāo)準(zhǔn)錐體:150g,25℃,5sh②滴點(diǎn)固體流體的溫度轉(zhuǎn)折點(diǎn),表示耐熱性。2)潤(rùn)滑脂的性能指標(biāo):①針入度標(biāo)準(zhǔn)錐體:150g,25℃453.固體潤(rùn)滑劑①用途:真空、輻射、重載等惡劣環(huán)境;②種類(lèi):MoS2,PTFE,石墨,納米材料;3.固體潤(rùn)滑劑46③固體潤(rùn)滑劑的使用方法:·作為固體潤(rùn)滑粉末使用:將固體潤(rùn)滑粉末添加到潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂中,可提高承載能力及改善邊界潤(rùn)滑狀態(tài);·做成整體零部件使用:對(duì)塑料進(jìn)行增強(qiáng),使其綜合性能更好,制成齒輪、機(jī)床導(dǎo)軌、凸輪、軸承保持架等;·做成各種覆蓋膜使用:固體潤(rùn)滑劑可通過(guò)濺射、等離子噴鍍、刷鍍、粘結(jié)劑粘接等方法成膜。
③固體潤(rùn)滑劑的使用方法:·作為固體潤(rùn)滑粉末使用:將固體潤(rùn)滑粉474.添加劑①作用:越來(lái)越大,在潤(rùn)滑脂、合成油中不加添加劑,則潤(rùn)滑很差或沒(méi)有潤(rùn)滑作用。②種類(lèi):主要有:油性添加劑,極性分子結(jié)構(gòu),易形成物理膜;極壓添加劑,易形成化學(xué)膜;防銹劑,降低對(duì)金屬材料的腐蝕;降凝劑,低溫不凝固;增粘劑,提高粘溫特性。4.添加劑48謝謝謝謝49
結(jié)束語(yǔ)謝謝大家聆聽(tīng)?。?!50
結(jié)束語(yǔ)謝謝大家聆聽(tīng)!?。?017摩擦磨損潤(rùn)滑宋寶玉版QJJ17摩擦磨損潤(rùn)滑宋寶玉版QJJ51消極影響:消耗能源,變成熱量;破壞精度,包括磨損和爬行;增大噪聲,引起振動(dòng)。積極作用:驅(qū)動(dòng),摩擦輪、無(wú)級(jí)變速;緩沖,如宇航員座椅;自鎖,如釘子等。
2.7摩擦、磨損和潤(rùn)滑
摩擦、磨損和潤(rùn)滑失效,是現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)的主要失效原因。①概述:消極影響:消耗能源,變成熱量;2.7摩擦、磨損和潤(rùn)滑52最新17摩擦磨損潤(rùn)滑課件53最新17摩擦磨損潤(rùn)滑課件54最新17摩擦磨損潤(rùn)滑課件55最新17摩擦磨損潤(rùn)滑課件56最新17摩擦磨損潤(rùn)滑課件57最新17摩擦磨損潤(rùn)滑課件58潤(rùn)滑劑中的硫、磷、氯等元素與金屬表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),形成一種新的化合物膜層?!せ瘜W(xué)反應(yīng)膜化學(xué)反應(yīng)膜具有高的熔點(diǎn)及低的剪切強(qiáng)度,并且比物理吸附膜穩(wěn)定得多。這種反應(yīng)是不可逆的。硫與鉄生成化學(xué)反應(yīng)膜潤(rùn)滑劑中的硫、磷、氯等元素與金屬表面進(jìn)行化學(xué)59當(dāng)兩摩擦表面被流體完全隔開(kāi)時(shí),摩擦表面不會(huì)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(chēng)為流體摩擦。屬于內(nèi)摩擦;特點(diǎn):f=0.001~0.01,金屬表面無(wú)磨損。3)流體摩擦(流體潤(rùn)滑)當(dāng)兩摩擦表面被流體完全隔開(kāi)時(shí),摩擦表面不會(huì)產(chǎn)生金屬間的直接60①
流體動(dòng)壓潤(rùn)滑形成流體動(dòng)壓的必要條件:流體必須流經(jīng)收斂間隙;流體必須有足夠的速度;流體必須是粘性流體。①流體動(dòng)壓潤(rùn)滑形成流體動(dòng)壓的必要條件:流體必須61考慮接觸區(qū)彈性變形和壓力對(duì)潤(rùn)滑油粘度的影響,簡(jiǎn)稱(chēng)彈流潤(rùn)滑。②彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑兩表面的距離h0,稱(chēng)為平均油膜厚度;接觸區(qū)的出口處油膜變薄,稱(chēng)為“頸縮”;“頸縮”處兩表面距離hmin
稱(chēng)為最小油膜厚度。考慮接觸區(qū)彈性變形和壓力對(duì)潤(rùn)滑油粘度的影響,簡(jiǎn)稱(chēng)彈流潤(rùn)滑。②62③
流體靜壓潤(rùn)滑用油泵將潤(rùn)滑油經(jīng)過(guò)節(jié)流器以所需要壓力注入被潤(rùn)滑表面的油室;再由油室的封油邊流回油箱。③流體靜壓潤(rùn)滑用油泵將潤(rùn)滑油經(jīng)過(guò)節(jié)流器以所需要壓力注入被潤(rùn)634)混合摩擦(混合潤(rùn)滑)當(dāng)動(dòng)壓潤(rùn)滑條件不完全具備,且有時(shí)邊界膜遭破壞,就會(huì)出現(xiàn)流體摩擦、邊界摩擦和干摩擦同時(shí)存在的現(xiàn)象。4)混合摩擦(混合潤(rùn)滑)當(dāng)動(dòng)壓潤(rùn)滑條件不完全具備,且有時(shí)邊645)摩擦系數(shù)的典型數(shù)值可以用摩擦系數(shù)值作為判斷各種摩擦狀態(tài)的依據(jù)。5)摩擦系數(shù)的典型數(shù)值652.各種摩擦狀態(tài)的研究方法①干摩擦:主要的是限制磨損,它涉及材料科學(xué)、彈塑性力學(xué)、傳熱學(xué)、物理化學(xué)等內(nèi)容;②邊界摩擦:從物理化學(xué)的角度研究潤(rùn)滑膜的形成與破壞機(jī)理;③彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑:要根據(jù)彈性力學(xué)分析接觸表面的變形以及潤(rùn)滑劑的流變學(xué)性能;④流體摩擦:主要是應(yīng)用粘性流體力學(xué)和傳熱學(xué)等計(jì)算潤(rùn)滑膜的承載能力及其它力學(xué)特性。
2.各種摩擦狀態(tài)的研究方法66磨損:運(yùn)動(dòng)副表面材料不斷損失;①磨損過(guò)程(三階段):跑合磨損階段穩(wěn)定磨損階段劇烈磨損階段2.7.2磨損1.磨損現(xiàn)象磨損:運(yùn)動(dòng)副表面材料不斷損失;①磨損過(guò)程(三階段):跑67②磨損的度量:磨損量:表示磨損的大小被磨損的高度h被磨損的體積V被磨損的重量G被磨損的質(zhì)量m磨損率:單位時(shí)間內(nèi)材料的磨損體積或質(zhì)量。②磨損的度量:磨損量:表示磨損的大小被磨損的高度h磨損率:681)粘著磨損:形成:邊界摩擦,載荷大,速度高,邊界膜破壞,表面尖峰接觸;現(xiàn)象:形成材料轉(zhuǎn)移;影響因素:材料硬度,表面結(jié)構(gòu)的粗糙度,載荷、速度、溫度,不同材料配副。2.金屬材料磨損1)粘著磨損:形成:邊界摩擦,載荷大,速度高,邊界膜破壞,表69膠合準(zhǔn)則
式中:p為赫茲應(yīng)力;v為相對(duì)滑動(dòng)速度。膠合:是最嚴(yán)重的粘著磨損形式,被磨損表面凹凸不平,有時(shí)出現(xiàn)摩擦副“抱死”、“咬死”等現(xiàn)象;發(fā)生:在高速重載和潤(rùn)滑不良的場(chǎng)合,如齒輪—蝸桿傳動(dòng)、滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承等摩擦副;pv準(zhǔn)則:常用在非流體潤(rùn)滑的滑動(dòng)軸承等零件的設(shè)計(jì)中,作為選擇抗膠合材料的依據(jù)。膠合準(zhǔn)則式中:p為赫茲應(yīng)力;v為相對(duì)滑動(dòng)速度。膠合:是最702)磨粒磨損/磨削形成:表面微峰或外界硬質(zhì)顆粒進(jìn)入摩擦面;現(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。2)磨粒磨損/磨削形成:表面微峰或外界硬質(zhì)顆粒進(jìn)入摩擦面;71二體磨粒磨損一個(gè)磨粒相對(duì)一個(gè)固體表面運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的磨損;當(dāng)磨粒運(yùn)動(dòng)方向與固體表面接近平行時(shí),磨粒與表面接觸處的應(yīng)力較低,固體表面產(chǎn)生擦傷或微小的犁溝痕跡。二體磨粒磨損一個(gè)磨粒相對(duì)一個(gè)固體表面運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的磨損;72三體磨粒磨損外界磨粒移動(dòng)于兩摩擦表面之間,類(lèi)似于研磨作用;如:球磨機(jī)襯板與鋼球、軋碎機(jī)滾筒等零件的表面破壞都是這一類(lèi)磨損。三體磨粒磨損外界磨粒移動(dòng)于兩摩擦表面之間,類(lèi)似于研磨作用;73各類(lèi)機(jī)械的磨粒磨損建筑機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、礦山機(jī)械和經(jīng)常在野外、沙漠等環(huán)境下工作的機(jī)械的主要磨損形式就是磨粒磨損;顎式破碎機(jī)的動(dòng)顎、礦石和肘板間的磨損;掘土機(jī)的鏟齒、犁耙的磨損;球磨機(jī)的襯板與鋼球等;機(jī)床導(dǎo)軌面由于切屑的存在引起的磨損。各類(lèi)機(jī)械的磨粒磨損建筑機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、礦山機(jī)械和經(jīng)常在野外、743)疲勞磨損(也稱(chēng)疲勞點(diǎn)蝕)形成:接觸應(yīng)力反復(fù)作用。如軸承、齒輪中;現(xiàn)象:表層金屬剝落,形成點(diǎn)蝕凹坑;影響因素:表面硬度、表面結(jié)構(gòu)的粗糙度,潤(rùn)滑油粘度。3)疲勞磨損(也稱(chēng)疲勞點(diǎn)蝕)形成:接觸應(yīng)力反復(fù)作用。如軸承、75裂紋起源與擴(kuò)展裂紋起源:疲勞微裂紋一般在有固有缺陷的地方最先出現(xiàn)。如:切削痕、碰傷痕、氣孔、夾雜物、金屬相和晶界之間形成;高副:通常齒輪副、滾動(dòng)軸承、凸輪副等零件比較容易出現(xiàn)表面疲勞磨損;擴(kuò)展性磨損:交變接觸壓應(yīng)力較大,材料選擇和潤(rùn)滑不合理,會(huì)產(chǎn)生擴(kuò)展性的表面疲勞磨損,導(dǎo)致零部件迅速失效。裂紋起源與擴(kuò)展裂紋起源:疲勞微裂紋一般在有固有缺陷的地方最先76疲勞磨損機(jī)理粘度裂紋萌生在表層,但很快擴(kuò)展到表面,此后,潤(rùn)滑油的粘度對(duì)于裂紋擴(kuò)展有重要影響。潤(rùn)滑油的粘度影響油膜厚度;油壓機(jī)理。疲勞磨損機(jī)理粘度裂紋萌生在表層,但很快擴(kuò)展到表面,此后,潤(rùn)滑774)腐蝕磨損①氧化磨損現(xiàn)象與機(jī)理:當(dāng)金屬摩擦副受到空氣中的氧氣或潤(rùn)滑劑中所含氧氣的作用時(shí),表面形成很薄的氧化膜。氧化膜被磨掉以后,又很快地形成新的氧化膜,所以氧化磨損是化學(xué)氧化和機(jī)械磨損兩種作用交替進(jìn)行的過(guò)程;磨損表面特征:在金屬的摩擦表面沿滑動(dòng)方向呈勻細(xì)磨痕。4)腐蝕磨損①氧化磨損現(xiàn)象與機(jī)理:當(dāng)金屬摩擦副受到空氣中的78②特殊介質(zhì)腐蝕磨損
化工設(shè)備中:摩擦副在摩擦過(guò)程中,由于金屬表面與酸、堿、鹽等介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)而形成腐蝕磨損,例如化工設(shè)備中零件表面的磨損;潤(rùn)滑油中:含有腐蝕性化學(xué)成分,滑動(dòng)軸承材料會(huì)發(fā)生腐蝕磨損,首先在軸承表面上生成黑點(diǎn),再逐漸擴(kuò)展成海綿狀空洞,并在摩擦過(guò)程中呈小塊剝落。②特殊介質(zhì)腐蝕磨損化工設(shè)備中:摩擦副在摩擦過(guò)程中,由于金屬795)沖蝕磨損形成:一定速度的硬質(zhì)微粒反復(fù)作用,表面受法向力及切向力。燃?xì)鉁u輪機(jī)葉片、水輪機(jī)葉片;現(xiàn)象:表面疲勞,材料損失;影響因素:材料硬度微粒對(duì)表面的切削作用5)沖蝕磨損形成:一定速度的硬質(zhì)微粒反復(fù)作用,表面受法向力及803.塑料的磨損1)粘著磨損塑料表面的材料損失在實(shí)際接觸區(qū)內(nèi),在界面上緊靠塑料的一側(cè)發(fā)生塑料微凸體斷裂,小片塑料從本體材料上被撕裂下來(lái),粘附在對(duì)磨面上;形成轉(zhuǎn)移膜,或形成自由磨屑。3.塑料的磨損1)粘著磨損812)磨粒磨損塑料與金屬對(duì)磨時(shí),因?yàn)樗芰先彳?,外?lái)的異物或摩擦過(guò)程中產(chǎn)生的微粒會(huì)嵌入塑料表層,使塑料表面變成復(fù)合材料,耐磨性有一定程度的提高,但金屬表面的磨損卻比對(duì)純塑料時(shí)大;例如,塑料-金屬摩擦副,在潤(rùn)滑油中均勻地混有三氧化二鋁粒子,試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),塑料的耐磨性提高了,但金屬的磨損增大了。
2)磨粒磨損823)切削磨損:
對(duì)于塑料,對(duì)磨面上粗糙、鋒利而堅(jiān)硬的突起物,起到一個(gè)微型切削工具的作用,把塑料的某些部位切割、刨削、刮削下來(lái)。實(shí)驗(yàn)案例:純聚四氟乙烯與鑄鐵的干摩擦試驗(yàn),在滑動(dòng)件(鑄鐵)行程的兩末端處,有被刨削、刮削下來(lái)的白色聚四氟乙烯切屑。3)切削磨損:實(shí)驗(yàn)案例:834.橡膠的磨損1)磨粒磨損當(dāng)橡膠在一粗糙表面上滑動(dòng)時(shí),在試樣的表面上常常出現(xiàn)與運(yùn)動(dòng)方向垂直的一簇平行的隆痕,稱(chēng)這些隆痕為磨損花紋。圖示為天然橡膠的磨損花紋,若沿著運(yùn)動(dòng)方向?qū)ο鹉z作縱向剖面,可見(jiàn)隆痕呈鋸齒形,并且鋸齒的尖鋒方向與摩擦的方向相反。
4.橡膠的磨損1)磨粒磨損84彈性體的疲勞磨損是指:假如對(duì)偶件表面是鈍的,而不是尖銳的凸體,則彈性體的表面發(fā)生周期性變形,最后由于疲勞而發(fā)生破壞。2)疲勞磨損
由于彈性體的撓性能使它們?cè)诨瑒?dòng)中適應(yīng)剛性對(duì)偶件表面的粗糙度,所以存在周期性載荷。磨損形式表現(xiàn)為輕微磨粒磨損和表面層的撕碎。彈性體的疲勞磨損是指:假如對(duì)偶件表面是鈍的,853)卷筒形式的磨損試驗(yàn)
圖a),橡膠上有一凸體,壓塊的法向載荷為N,水平速度為v;圖b),壓塊與橡膠間有摩擦力,凸體切向受到力作用發(fā)生撕扯;圖c),在接觸區(qū)發(fā)生材料的逐漸撕裂,凸體變成一個(gè)卷筒狀的磨屑;圖d),磨屑形成滾動(dòng)摩擦條件,同時(shí)卷筒狀的橡膠碎片脫落下來(lái)。3)卷筒形式的磨損試驗(yàn)圖a),橡膠上有一凸體,壓塊86潤(rùn)滑劑:潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂和固體潤(rùn)滑劑1.潤(rùn)滑油1)分類(lèi):有機(jī)油(動(dòng)植物油),礦物油(石油產(chǎn)品),化學(xué)合成油。2.7.3潤(rùn)滑劑和添加劑潤(rùn)滑劑:潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂和固體潤(rùn)滑劑1.潤(rùn)滑油2.7.3潤(rùn)滑872)潤(rùn)滑油的粘度·粘度的物理意義潤(rùn)滑油的粘度反映了潤(rùn)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(biāo)志?!とN粘度表示法:
-動(dòng)力粘度η
-運(yùn)動(dòng)粘度ν
-相對(duì)粘度(如恩氏粘度oEt)2)潤(rùn)滑油的粘度·粘度的物理意義·三種粘度表示法:88①動(dòng)力粘度η換算關(guān)系:1Pa?S=10P=1000cP長(zhǎng)、寬、高各為1m的流體,頂面對(duì)底面產(chǎn)生1m/s的速度,所需要的外力F為1N時(shí),則流體的粘度η為1N?s/m2,叫做“帕秒”,常用Pa?s表示。有時(shí)也用“泊”P(pán)表示;“泊”的百分之一叫做“厘泊”用cP表示。①動(dòng)力粘度η換算關(guān)系:1Pa?S=10P=1000cP長(zhǎng)、89②運(yùn)動(dòng)粘度ν流體的動(dòng)力粘
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