摩擦潤滑和潤滑劑

關(guān)于摩擦潤滑和潤滑劑第一頁，共三十三頁，2022年，8月28日摩擦學(xué)概述

何謂摩擦？何謂磨損？（造成表面形狀和尺寸的變化，間隙↑，表面粗糙度↓）摩擦學(xué)：即研究相對運(yùn)動的相對作用表面間的摩擦、磨損及潤滑，以及三者之間關(guān)系的基礎(chǔ)理論和實(shí)踐的一門邊緣科學(xué)（形成于20世紀(jì)60年代）。摩擦、磨損及潤滑三者之間的關(guān)系：作相對運(yùn)動的兩物體接觸面間必然產(chǎn)生摩擦；摩擦的結(jié)果必然產(chǎn)生磨損；而減少摩擦、磨損的有效措施是潤滑。80%損壞零件由磨損造成，一般不可避免。1981年美國公布的數(shù)據(jù)：磨損造成的損失1000億/年，材料消耗200億/年。中國每年由于摩擦、磨損損失584.7億元。TJPU第二頁，共三十三頁，2022年，8月28日摩擦學(xué)研究范圍：動、靜摩擦副；零件表面受介質(zhì)摩擦、或碰撞、沖擊：犁鏵、葉輪;機(jī)制工藝的摩擦學(xué)問題：金屬成形加工等;彈性摩擦副：汽車輪胎與地面；特殊工況條件下的摩擦學(xué)問題。宇宙探索中遇到：高真空等。TJPU第三頁，共三十三頁，2022年，8月28日4-1摩擦

靜摩擦——僅有相對滑動趨勢時的摩擦

外摩擦——兩個相互接觸表面之間的摩擦內(nèi)摩擦——發(fā)生在物質(zhì)（多指流體）內(nèi)部

滾動摩擦滑動摩擦摩擦磨損造成：發(fā)熱，效率↓，可靠性↓；噪音↑，工作精度↓，材料消耗。一般有害?？梢岳茫豪媚Σ粒簬鲃?、制動器等摩擦摩擦動摩擦（動摩擦系數(shù)小于靜摩擦）摩擦利用磨損：磨削、拋光和跑合等。TJPU第四頁，共三十三頁，2022年，8月28日摩擦表面的摩擦狀態(tài)1.干摩擦：兩摩擦表面直接接觸，不加入任何潤滑劑的摩擦。

干摩擦的摩擦阻力最大，磨損最嚴(yán)重，使用壽命最短，必須避免。2.邊界摩擦：摩擦表面間存在潤滑油，金屬表面與潤滑油作用形成一層很薄的邊界膜（〈1m)，保護(hù)金屬，這種摩擦稱為邊界摩擦。邊界摩擦不能完全避免金屬的直接接觸，因此仍有磨損產(chǎn)生。TJPU第五頁，共三十三頁，2022年，8月28日邊界膜分為：

物理吸附膜：利用油中的極性分子牢固的吸附在金屬表面形成表面吸附膜（分子間的吸附力）；

化學(xué)吸附膜：利用化學(xué)鍵力形成金屬皂膜（吸附在金屬表面原子間的吸附力）；

化學(xué)反應(yīng)膜：油中的S、P等元素與金屬表面反應(yīng)（150o～200oC）形成化合物。適合高溫重載和高速。表征潤滑油形成吸附膜的能力——油性

油性的好壞取決于油中所含活性物質(zhì)：動物油>植物油>礦物油表征潤滑油形成反應(yīng)膜的能力——極壓性TJPU第六頁，共三十三頁，2022年，8月28日減小邊界摩擦的措施：合理選擇摩擦副材料和潤滑劑；降低表面粗糙度；控制pv（控制發(fā)熱等）；在潤滑劑中加入油性添加劑和極壓添加劑。TJPU第七頁，共三十三頁，2022年，8月28日4.混合摩擦：邊界摩擦和液體摩擦共存。隨著摩擦面油膜厚度的增大，表面凸峰接觸數(shù)量在縮小，油膜所承載的比重增加。3.液體摩擦：摩擦面間的油膜厚度大到將兩表面的不平度凸峰完全分開,即為完全液體摩擦。油膜必須是壓力油膜TJPU混合摩擦?xí)r，仍不能避免金屬的直接接觸，仍存在摩擦，但比邊界摩擦小得多。第八頁，共三十三頁，2022年，8月28日

邊界摩擦=1～3混合摩擦增加，油膜厚度增加>3液體摩擦非液體摩擦：混合摩擦，邊界摩擦，干摩擦。機(jī)械利用摩擦的實(shí)例：帶傳動、制動器、摩擦離合器、帶式輸送機(jī)等。TJPU膜厚比：最小油膜厚度表面輪廓均方根偏差第九頁，共三十三頁，2022年，8月28日摩擦副材料表面粗糙度潤滑狀態(tài)表面膜(由于污染、化學(xué)熱處理、電鍍和潤滑劑的作用等，在金屬表面形成一層極薄的表面膜）如氧化膜、硫化膜、磷化膜、氯化膜、錮膜、鎘膜、鋁膜等TJPU影響摩擦的主要因素：還與載荷、相對運(yùn)動速度和溫度等有關(guān)。第十頁，共三十三頁，2022年，8月28日4-2磨損磨損——摩擦體表面材料在相對運(yùn)動中由于機(jī)械作用，或伴有化學(xué)作用而產(chǎn)生的不斷的材料損失現(xiàn)象。磨損的類型：

1.粘著磨損粘結(jié)、材料遷移，嚴(yán)重時膠合(咬死)。粘著磨損可用艾查德公式計(jì)算,熱粘著復(fù)雜

2.磨粒磨損（顯微切削、犁溝現(xiàn)象）

3.表面疲勞磨損主要發(fā)生在接觸應(yīng)力作用下的齒輪、滾動軸承、鋼軌和輪箍接觸表面上。

4.腐蝕磨損（發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)）還有微動磨損、沖蝕磨損TJPU第十一頁，共三十三頁，2022年，8月28日磨損曲線：機(jī)械零件的磨損過程分為三個階段。時間磨損量IIIIII1.跑合磨損階段（I）：由于表面粗糙度大，致使接觸面積小，單位面積上的載荷大，因此磨損速度很快。2.穩(wěn)定（正常）磨損階段（II）：磨損過程平穩(wěn)而又緩慢，標(biāo)志零件的耐磨壽命。TJPU第十二頁，共三十三頁，2022年，8月28日3.劇烈（崩潰）磨損階段（III）：磨損速度急劇增長，間隙增大，振動、噪聲增大，精度下降，以致報(bào)廢。設(shè)計(jì)、制造時要盡量縮短跑合期，延長穩(wěn)定磨損期，推遲劇烈磨損期的到來。新買的汽車、摩托車一般要跑合。減少機(jī)械零件磨損的措施：保證良好的潤滑選擇適當(dāng)?shù)谋砻娲植诙冗x擇適當(dāng)?shù)牟牧虾陀捕萒JPU第十三頁，共三十三頁，2022年，8月28日4-3潤滑

潤滑的目的：能降低摩擦、減少磨損，還能冷卻、緩沖吸振、防銹、有的有密封、防塵作用。1.潤滑劑及其選擇：潤滑劑：液體（油、水、液態(tài)金屬）半固體（潤滑脂）固體（石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯）

氣體（空氣等）目前主要使用的潤滑油和潤滑脂。TJPU主要根據(jù)pv和工況第十四頁，共三十三頁，2022年，8月28日潤滑油：三大類：有機(jī)油、礦物油、合成油（用化學(xué)手段）。主要性能指標(biāo)：<1>粘度：流體抵抗剪切變形的能力（流體內(nèi)摩擦力阻力的大?。?lt;2>其他性質(zhì)：閃點(diǎn)和燃點(diǎn)；傾點(diǎn)和凝固點(diǎn)；油性與極壓性；氧化穩(wěn)定性。TJPUL-AN32L潤滑劑A全損耗機(jī)械油AN由精制礦物油第十五頁，共三十三頁，2022年，8月28日潤滑油的選擇：

轉(zhuǎn)速高，比壓小時，選低的油；轉(zhuǎn)速低，比壓大時選高的油。高溫時選高些的油，低溫選擇低的油。具體選擇時參考有關(guān)資料表4-2輕載TJPU第十六頁，共三十三頁，2022年，8月28日鈣基脂：抗水性好，耐熱性差。工作溫度不超過55～65oc鈉基脂：耐熱性好，抗水性差。工作溫度可達(dá)120oc鋰基脂：既抗水又耐高溫(<145oc)

為多用途潤滑脂。鋁基脂：抗水性好，吸附能力強(qiáng)，防銹作用好。(2)潤滑脂：

潤滑油與稠化劑（如鈣、鋰、鈉的金屬皂）的膏狀混合物。類型：TJPUGB501一65第十七頁，共三十三頁，2022年，8月28日潤滑脂主要性能指標(biāo)：

針入度（稠度）：重1.5N的標(biāo)準(zhǔn)錐體，在25oC下，5秒刺入潤滑脂的深度。針入度小,不易從摩擦面擠出，承載能力強(qiáng)，密封性好，但摩擦阻力大，填充性差。

滴點(diǎn)：潤滑脂從標(biāo)準(zhǔn)測量杯的孔里滴下第一滴時的溫度。標(biāo)志其耐高溫性能。TJPUGB7631.S一90是按潤滑脂應(yīng)用時的操作條件進(jìn)行分糞的。L一XBCHA1,2,3。X潤滑脂，Ｂ最低工作溫度代號，Ｃ最高工作溫度代號，Ｈ耐水性代號，Ａ極壓性代號，１稠度組別代號第十八頁，共三十三頁，2022年，8月28日潤滑脂的選擇：

單位壓力高、滑動速度低時，選擇針入度小的品種；反之,選擇針入度大的品種。

所用潤滑脂的滴點(diǎn)應(yīng)高于軸承工作溫度20～30oC。

在水淋及潮濕的環(huán)境下，選用鈣基脂及鋁基脂；在溫度較高處選用鈉基、鋰基或復(fù)合鈣基脂。

具體選擇時可參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊。稠的TJPU第十九頁，共三十三頁，2022年，8月28日2.潤滑油的粘度和粘性定律：<1>粘度：流體抵抗變形的能力（流體內(nèi)摩擦力阻力的大?。﹥善叫衅桨彘g充滿潤滑油，拖動上平板A，且潤滑油作層流流動，油層間的剪應(yīng)力與速度梯度（速度變化率）成正比。0yvydydvBAvFvTJPU第二十頁，共三十三頁，2022年，8月28日表達(dá)式：式中：“-”表示油層速度v隨y的增大而減小。

——比例常數(shù)，即流體的動力粘度。牛頓液體：服從粘性定律的液體。a)動力粘度（絕對粘度）單位：國際單位制（SI）Pa·S絕對單位制（C.G.S)1dyn·s/cm2---1p(泊）v=1m/sF=1N1m1m1m1P（泊）=100cP（厘泊）1Pa·S=10P=1000cP=1pa?sTJPU第二十一頁，共三十三頁，2022年，8月28日b)運(yùn)動粘度：動力粘度與同溫度下該液體的密度的比值。國際單位制（SI）

m2/s絕對單位制（C.G.S)

St（斯）1cm2/s----1St(斯）1St=100cSt（厘斯）我國的石油產(chǎn)品是用運(yùn)動粘度（cSt）來標(biāo)定的。舊5０℃,新40℃換算：1m2/s=104St=106cStTJPU第二十二頁，共三十三頁，2022年，8月28日c)相對粘度（條件粘度）單位：我國采用恩氏度當(dāng)200ml待測油在規(guī)定溫度t流過恩氏粘度計(jì)所需時間與同體積蒸餾水在20oc時流過粘度計(jì)所需時間之比。TJPU第二十三頁，共三十三頁，2022年，8月28日[例]：求50oc時50號機(jī)械油的動力粘度。=50cSt=900kg/m31cSt=10-6m2/s==50×10-6×900=0.045Pa·sTJPU第二十四頁，共三十三頁，2022年，8月28日2）粘—壓性：粘度隨壓力升高而增高(圖4.8)，但一般(<100MPa)時變化很小，忽略不計(jì)。對于高副接觸時（齒輪嚙合處壓力達(dá)4000MPa)不可忽略。1）粘—溫性：粘度隨溫度升高而顯著降低。(圖4.8)潤滑油溫度潤滑油黏度100℃粘度的性質(zhì)：TJPU第二十五頁，共三十三頁，2022年，8月28日

改善潤滑油及潤滑脂的性能，以適應(yīng)惡劣的工作條件：高溫、低溫、重載、真空等。

分散凈化劑：使內(nèi)燃機(jī)汽缸、曲軸箱中因氧化生成的膠狀物分散，避免其粘著、卡死或過度磨損。

降凝劑：嚴(yán)寒地區(qū)或低溫機(jī)械（冷凍機(jī)）。

抗氧化劑：防止?jié)櫥脱趸冑|(zhì)，腐蝕零件。

油性添加劑（鯨油、硫化棉籽油等）：提高油膜強(qiáng)度

極壓及抗磨添加劑：在金屬表面形成一層熔點(diǎn)高，剪切強(qiáng)度低的保護(hù)膜，以減輕磨損。

增粘劑：改善粘—溫特性，使油高溫不變稀,低溫不致過稠。3添加劑TJPU第二十六頁，共三十三頁，2022年，8月28日4.流體摩擦（潤滑）簡介優(yōu)點(diǎn)：

f↓

特點(diǎn)：ff小，磨損小，吸振（1）流體動力摩擦（潤滑）楔中有足夠的油量。

油楔AvBP（2）彈性流體動力摩擦（潤滑）考慮了油黏度在高應(yīng)力的的增加和接觸表面的彈性變形。適用于高副（齒輪、凸輪）接觸。（3）流體靜壓摩擦（潤滑）TJPU第二十七頁，共三十三頁，2022年，8月28日5.潤滑方法(1)油潤滑方法：分散潤滑及集中潤滑a)分散潤滑：連續(xù)的或間歇的，有壓的或無壓的

手工加油潤滑：油孔，自動關(guān)閉式鉸鏈油杯，旋套式油杯，壓