機(jī)械設(shè)計(jì) 第二章

1、2-2 摩擦摩擦2-3 磨損磨損2-4 潤(rùn)潤(rùn) 滑滑2-5 流體潤(rùn)滑原理簡(jiǎn)介流體潤(rùn)滑原理簡(jiǎn)介2-1 概述概述第2章 機(jī)械零部件的摩擦、磨損、潤(rùn)滑潘海兵潘海兵2021年年11月月26日日16時(shí)時(shí)06分分2q 摩擦摩擦是相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體表面間的相互阻礙作用現(xiàn)象；是相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體表面間的相互阻礙作用現(xiàn)象；q 磨損磨損是由于摩擦而造成的物體表面材料的損失或轉(zhuǎn)移；是由于摩擦而造成的物體表面材料的損失或轉(zhuǎn)移；q 潤(rùn)滑潤(rùn)滑是減輕摩擦和磨損所應(yīng)采取的措施。是減輕摩擦和磨損所應(yīng)采取的措施。關(guān)于摩擦、磨損與潤(rùn)滑的學(xué)科構(gòu)成了摩擦學(xué)關(guān)于摩擦、磨損與潤(rùn)滑的學(xué)科構(gòu)成了摩擦學(xué)(Tribology)。 摩擦學(xué)摩擦學(xué)是研究相對(duì)運(yùn)動(dòng)

2、的作用是研究相對(duì)運(yùn)動(dòng)的作用表面間表面間的的摩擦、磨損和潤(rùn)滑摩擦、磨損和潤(rùn)滑，以及三者間相，以及三者間相互關(guān)系的理論與應(yīng)用的一門(mén)邊緣學(xué)科?；リP(guān)系的理論與應(yīng)用的一門(mén)邊緣學(xué)科。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，摩擦學(xué)的理論和應(yīng)用必將由宏觀進(jìn)入微觀，由靜態(tài)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，摩擦學(xué)的理論和應(yīng)用必將由宏觀進(jìn)入微觀，由靜態(tài)進(jìn)入動(dòng)態(tài)，由定性進(jìn)入定量，成為系統(tǒng)綜合研究的領(lǐng)域。進(jìn)入動(dòng)態(tài)，由定性進(jìn)入定量，成為系統(tǒng)綜合研究的領(lǐng)域。 世界上使用的能源大約有世界上使用的能源大約有 1/31/2 消耗于摩擦消耗于摩擦。如果能夠盡力減少無(wú)用。如果能夠盡力減少無(wú)用的摩擦消耗，便可大量節(jié)省能源。另外，機(jī)械產(chǎn)品的易損零件大部分是由于的摩擦消

3、耗，便可大量節(jié)省能源。另外，機(jī)械產(chǎn)品的易損零件大部分是由于磨損超過(guò)限度而報(bào)廢和更換的，如果能控制和減少磨損，則既磨損超過(guò)限度而報(bào)廢和更換的，如果能控制和減少磨損，則既減少設(shè)備維修減少設(shè)備維修次數(shù)和費(fèi)用，又能節(jié)省制造零件及其所需材料的費(fèi)用。次數(shù)和費(fèi)用，又能節(jié)省制造零件及其所需材料的費(fèi)用。概述2-1 潘海兵潘海兵2021年年11月月26日日16時(shí)時(shí)06分分3摩 擦二、摩擦的分類二、摩擦的分類內(nèi)內(nèi) 摩摩 擦：擦：在物質(zhì)的在物質(zhì)的內(nèi)部發(fā)生內(nèi)部發(fā)生的阻礙分子之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。的阻礙分子之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。外外 摩摩 擦：擦：在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體表面間發(fā)生的相互阻礙作用現(xiàn)象。在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體表面間發(fā)生的相互

4、阻礙作用現(xiàn)象。靜靜 摩摩 擦：擦：僅有僅有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)的摩擦。時(shí)的摩擦。動(dòng)動(dòng) 摩摩 擦：擦：在在相對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行中相對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行中的摩擦。的摩擦。滑動(dòng)摩擦：滑動(dòng)摩擦：物體表面間的運(yùn)動(dòng)形式是物體表面間的運(yùn)動(dòng)形式是相對(duì)滑動(dòng)相對(duì)滑動(dòng)。滾動(dòng)摩擦：滾動(dòng)摩擦：物體表面間的運(yùn)動(dòng)形式是物體表面間的運(yùn)動(dòng)形式是相對(duì)滾動(dòng)。相對(duì)滾動(dòng)。q “機(jī)械說(shuō)機(jī)械說(shuō)”產(chǎn)生摩擦的原因是表面產(chǎn)生摩擦的原因是表面微凸體微凸體的相互阻礙作用；的相互阻礙作用；q “ “分子說(shuō)分子說(shuō)”產(chǎn)生摩擦的原因是表面材料分子間的吸力作用；產(chǎn)生摩擦的原因是表面材料分子間的吸力作用；一、摩擦的機(jī)理一、摩擦的機(jī)理q “ “機(jī)械分子說(shuō)機(jī)械分子說(shuō)”兩種作用

5、均有。兩種作用均有。2-2 潘海兵潘海兵2021年年11月月26日日16時(shí)時(shí)06分分41785年，法國(guó)的庫(kù)侖用機(jī)械嚙合概念解釋干摩擦，提出摩擦理論。后來(lái)年，法國(guó)的庫(kù)侖用機(jī)械嚙合概念解釋干摩擦，提出摩擦理論。后來(lái)又有人提出分子吸引理論和靜電力學(xué)理論。又有人提出分子吸引理論和靜電力學(xué)理論。1935年，英國(guó)的鮑登等人開(kāi)始用年，英國(guó)的鮑登等人開(kāi)始用材料粘附概念研究干摩擦，材料粘附概念研究干摩擦，1950年，鮑登提出了粘附理論。年，鮑登提出了粘附理論。摩 擦三、三、 種滑動(dòng)摩擦狀態(tài)種滑動(dòng)摩擦狀態(tài)（詳細(xì)介紹）（詳細(xì)介紹）. 干摩擦干摩擦是指表面間是指表面間無(wú)任何潤(rùn)滑劑無(wú)任何潤(rùn)滑劑或或保護(hù)膜保護(hù)膜的的純金屬

6、接觸時(shí)純金屬接觸時(shí)的摩擦。的摩擦。2-2 潘海兵潘海兵2021年年11月月26日日16時(shí)時(shí)06分分5 簡(jiǎn)單黏附理論模型：在干摩擦條件下，可將較硬表面堅(jiān)硬的輪廓峰在較簡(jiǎn)單黏附理論模型：在干摩擦條件下，可將較硬表面堅(jiān)硬的輪廓峰在較軟表面上犁出軟表面上犁出“犁溝犁溝”時(shí)所需克服的阻力忽略不計(jì)，則摩擦力時(shí)所需克服的阻力忽略不計(jì)，則摩擦力 BrfAFB結(jié)點(diǎn)材料的剪切強(qiáng)度極限結(jié)點(diǎn)材料的剪切強(qiáng)度極限，MPa；rA真實(shí)接觸面積真實(shí)接觸面積，mm2fF摩擦力摩擦力，N潘海兵潘海兵2021年年11月月26日日16時(shí)時(shí)06分分6 對(duì)于理想的彈塑性材料真實(shí)接觸面積對(duì)于理想的彈塑性材料真實(shí)接觸面積A A為為: : sy

7、nrFABsynBrfFAF故得：故得： 金屬的摩擦系數(shù)為：金屬的摩擦系數(shù)為：syBnfFFf B B、 sy sy是指相接觸兩種金屬中較軟者的剪切強(qiáng)度極限與壓縮是指相接觸兩種金屬中較軟者的剪切強(qiáng)度極限與壓縮 屈服極限。屈服極限。 上述結(jié)論不完全符合實(shí)際。為此，鮑登等人于上述結(jié)論不完全符合實(shí)際。為此，鮑登等人于19641964年又提出了年又提出了 一種更切合實(shí)際的修正黏附理論。一種更切合實(shí)際的修正黏附理論。 大多數(shù)金屬的的大多數(shù)金屬的的 B B/sy sy值均較接近，所以摩擦系數(shù)相差甚小。值均較接近，所以摩擦系數(shù)相差甚小。潘海兵潘海兵2021年年11月月26日日16時(shí)時(shí)06分分7修正黏附理論修

8、正黏附理論認(rèn)為認(rèn)為: :在摩擦情況下，在摩擦情況下，輪廓峰輪廓峰接觸區(qū)同時(shí)有壓應(yīng)力接觸區(qū)同時(shí)有壓應(yīng)力和切應(yīng)力存在。金屬材料的塑性變形同時(shí)取決于壓應(yīng)力和切應(yīng)力和切應(yīng)力存在。金屬材料的塑性變形同時(shí)取決于壓應(yīng)力和切應(yīng)力的復(fù)合作用，而不僅僅取決于金屬材料的壓縮屈服極限。的復(fù)合作用，而不僅僅取決于金屬材料的壓縮屈服極限。syBjf故修正后的粘附理論為故修正后的粘附理論為: :粘附理論與實(shí)際情況比較接近，可以在相當(dāng)大的范圍內(nèi)解釋粘附理論與實(shí)際情況比較接近，可以在相當(dāng)大的范圍內(nèi)解釋摩擦現(xiàn)象。摩擦現(xiàn)象。在工程中在工程中, ,常用金屬材料副的摩擦系數(shù)是指常用金屬材料副的摩擦系數(shù)是指: : 在常規(guī)壓力與速度條件下

9、，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的一個(gè)常數(shù)。在常規(guī)壓力與速度條件下，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的一個(gè)常數(shù)。者的壓縮屈服極限兩種金屬基體中的較軟界面剪切強(qiáng)度極限潘海兵潘海兵2021年年11月月26日日16時(shí)時(shí)06分分8. 邊界摩擦邊界摩擦是指摩擦表面被吸附在表面的邊界膜隔開(kāi)，其是指摩擦表面被吸附在表面的邊界膜隔開(kāi)，其摩擦性質(zhì)取決于邊界膜和表面的吸附性能時(shí)的摩擦。摩擦性質(zhì)取決于邊界膜和表面的吸附性能時(shí)的摩擦。（詳細(xì)介紹）（詳細(xì)介紹）邊界摩擦邊界摩擦邊界膜分類：邊界膜分類：吸附膜、反應(yīng)膜吸附膜、反應(yīng)膜物理吸附膜物理吸附膜潤(rùn)滑油中的極性分子與金潤(rùn)滑油中的極性分子與金 屬表面相互吸附而形成屬表面相互吸附而形成化學(xué)吸附膜化學(xué)吸附膜潤(rùn)滑油

10、中的分子靠分子鍵潤(rùn)滑油中的分子靠分子鍵 與金屬表面形成化學(xué)吸附與金屬表面形成化學(xué)吸附化學(xué)反應(yīng)膜化學(xué)反應(yīng)膜潤(rùn)滑油中的化學(xué)添加劑與金屬潤(rùn)滑油中的化學(xué)添加劑與金屬 進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而形成的膜進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而形成的膜潘海兵潘海兵2021年年11月月26日日16時(shí)時(shí)06分分93 3 流體摩擦（流體潤(rùn)滑）流體摩擦（流體潤(rùn)滑） 流體膜厚度流體膜厚度大到足以將兩大到足以將兩表面的粗糙峰完全隔開(kāi)，就形表面的粗糙峰完全隔開(kāi)，就形成了流體潤(rùn)滑。因?yàn)槌闪肆黧w潤(rùn)滑。因?yàn)槟Σ镣耆Σ镣耆l(fā)生在流體內(nèi)部分子之間，金發(fā)生在流體內(nèi)部分子之間，金屬表面無(wú)磨損屬表面無(wú)磨損，這是理想的潤(rùn)，這是理想的潤(rùn)滑狀態(tài)?；瑺顟B(tài)。根據(jù)根據(jù)流體膜流體膜形

11、成原理，流體潤(rùn)滑可分為：形成原理，流體潤(rùn)滑可分為：流體靜壓潤(rùn)滑流體靜壓潤(rùn)滑人為的在兩運(yùn)動(dòng)副表面間輸入具有一定人為的在兩運(yùn)動(dòng)副表面間輸入具有一定 壓力的潤(rùn)滑油，強(qiáng)迫形成潤(rùn)滑油膜。壓力的潤(rùn)滑油，強(qiáng)迫形成潤(rùn)滑油膜。流體動(dòng)壓潤(rùn)滑流體動(dòng)壓潤(rùn)滑依靠依靠幾何效應(yīng)幾何效應(yīng)、速度效應(yīng)速度效應(yīng)、粘度效應(yīng)粘度效應(yīng)及及供油供油 量自動(dòng)量自動(dòng)形成油膜的潤(rùn)滑。該潤(rùn)滑不能在兩平行表間形成。形成油膜的潤(rùn)滑。該潤(rùn)滑不能在兩平行表間形成。潘海兵潘海兵2021年年11月月26日日16時(shí)時(shí)06分分10 工程實(shí)際中，多數(shù)摩擦處于工程實(shí)際中，多數(shù)摩擦處于邊界摩擦邊界摩擦和和混合摩擦混合摩擦狀態(tài)。這狀態(tài)。這兩種狀態(tài)能有效降低摩擦，減輕磨損

12、，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量使兩種狀態(tài)能有效降低摩擦，減輕磨損，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量使運(yùn)動(dòng)副能維持這兩種摩擦狀態(tài)。運(yùn)動(dòng)副能維持這兩種摩擦狀態(tài)。4 4 混合摩擦（混合潤(rùn)滑）混合摩擦（混合潤(rùn)滑） 混合摩擦混合摩擦介于介于邊界摩擦邊界摩擦和和液體摩擦液體摩擦之間。兩運(yùn)動(dòng)副表面之間。兩運(yùn)動(dòng)副表面間存在比邊界潤(rùn)滑狀態(tài)要厚的潤(rùn)滑油膜，但該油膜又不足以間存在比邊界潤(rùn)滑狀態(tài)要厚的潤(rùn)滑油膜，但該油膜又不足以完全將兩表面完全隔開(kāi)，從而仍有某些粗糙峰接觸。完全將兩表面完全隔開(kāi)，從而仍有某些粗糙峰接觸。潘海兵潘海兵2021年年11月月26日日16時(shí)時(shí)06分分11邊界摩擦邊界摩擦和和混合摩擦混合摩擦在工程實(shí)際中很難區(qū)分，常統(tǒng)稱在工程

13、實(shí)際中很難區(qū)分，常統(tǒng)稱為為不完全液體摩擦不完全液體摩擦。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，關(guān)于摩擦學(xué)的研究已逐漸深入到微觀隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，關(guān)于摩擦學(xué)的研究已逐漸深入到微觀研究領(lǐng)域，形成了微納米摩擦學(xué)理論，引發(fā)出許多新的概念，研究領(lǐng)域，形成了微納米摩擦學(xué)理論，引發(fā)出許多新的概念，比如提出了超潤(rùn)滑的概念等。從理論上講，比如提出了超潤(rùn)滑的概念等。從理論上講，超潤(rùn)滑是實(shí)現(xiàn)摩擦超潤(rùn)滑是實(shí)現(xiàn)摩擦系數(shù)為零的摩擦狀態(tài)系數(shù)為零的摩擦狀態(tài)，但在實(shí)際研究中，一般認(rèn)為摩擦系數(shù)在，但在實(shí)際研究中，一般認(rèn)為摩擦系數(shù)在0.001量級(jí)（或更低）的摩擦狀態(tài)即可認(rèn)為量級(jí)（或更低）的摩擦狀態(tài)即可認(rèn)為屬于超潤(rùn)滑屬于超潤(rùn)滑。關(guān)于這。關(guān)于這方面的

14、研究也是目前微納米摩擦學(xué)研究的一個(gè)重要方面。方面的研究也是目前微納米摩擦學(xué)研究的一個(gè)重要方面。潘海兵潘海兵2021年年11月月26日日16時(shí)時(shí)06分分12磨損是運(yùn)動(dòng)副之間的摩擦而導(dǎo)致零件表面材料的逐漸喪失或遷移。磨損會(huì)磨損是運(yùn)動(dòng)副之間的摩擦而導(dǎo)致零件表面材料的逐漸喪失或遷移。磨損會(huì)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。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。在設(shè)計(jì)或使用機(jī)器時(shí)，應(yīng)該力求縮短磨合期，延長(zhǎng)穩(wěn)定磨損期，推遲劇烈在設(shè)計(jì)或使用機(jī)器時(shí)，應(yīng)該力求縮短磨合期，延長(zhǎng)穩(wěn)定磨損期，推遲劇烈磨損的到來(lái)。為此就必須對(duì)形成磨損的機(jī)理有所了解。磨損的到來(lái)。為此就必須對(duì)形成磨

15、損的機(jī)理有所了解。一個(gè)零件的磨損過(guò)程大致可分為三個(gè)階段，即：一個(gè)零件的磨損過(guò)程大致可分為三個(gè)階段，即： 磨合階段磨合階段新的零件在開(kāi)始使用時(shí)一般處于這一階段，磨損率較高。新的零件在開(kāi)始使用時(shí)一般處于這一階段，磨損率較高。 穩(wěn)定磨損階段穩(wěn)定磨損階段屬于零件正常工作階段，磨損率穩(wěn)定且較低。屬于零件正常工作階段，磨損率穩(wěn)定且較低。 劇烈磨損階段劇烈磨損階段屬于零件即將報(bào)廢的階段，磨損率急劇升高。屬于零件即將報(bào)廢的階段，磨損率急劇升高。 對(duì)磨損的研究開(kāi)展較晚，對(duì)磨損的研究開(kāi)展較晚，2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代提出粘著理論后，年代提出粘著理論后，6060年代在相繼研年代在相繼研制出各種表面分析儀器的基礎(chǔ)

16、上，磨損研究才得以迅速開(kāi)展。制出各種表面分析儀器的基礎(chǔ)上，磨損研究才得以迅速開(kāi)展。（詳細(xì)介紹）（詳細(xì)介紹）磨 損2-3潘海兵潘海兵2021年年11月月26日日16時(shí)時(shí)06分分13F磨粒磨損磨粒磨損也簡(jiǎn)稱也簡(jiǎn)稱磨損磨損，是外部進(jìn)入摩擦表面的游離硬顆?；蛴驳妮喞?，是外部進(jìn)入摩擦表面的游離硬顆?；蛴驳妮喞寮馑鸬哪p。尖所引起的磨損。F沖蝕磨損沖蝕磨損流體中所夾帶的硬質(zhì)物質(zhì)或顆粒，在流體沖擊力作用下而在摩流體中所夾帶的硬質(zhì)物質(zhì)或顆粒，在流體沖擊力作用下而在摩擦表面引起的磨損。擦表面引起的磨損。F微動(dòng)磨損微動(dòng)磨損是指摩擦副在微幅運(yùn)動(dòng)時(shí)，由上述各磨損機(jī)理共同形成的復(fù)合是指摩擦副在微幅運(yùn)動(dòng)時(shí)，由上述

17、各磨損機(jī)理共同形成的復(fù)合磨損。微幅運(yùn)動(dòng)可理解為不足以使磨粒脫離摩擦副的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。磨損。微幅運(yùn)動(dòng)可理解為不足以使磨粒脫離摩擦副的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。F粘附磨損粘附磨損也稱也稱膠合膠合，當(dāng)摩擦表面的輪廓峰在相互作用的各點(diǎn)處由于瞬時(shí)，當(dāng)摩擦表面的輪廓峰在相互作用的各點(diǎn)處由于瞬時(shí)的溫升和壓力發(fā)生的溫升和壓力發(fā)生“冷焊冷焊”后，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，材料從一個(gè)表面遷移到另一后，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，材料從一個(gè)表面遷移到另一個(gè)表面，便形成粘附磨損。個(gè)表面，便形成粘附磨損。F疲勞磨損疲勞磨損也稱也稱點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕，是由于摩擦表面材料微體積在交變的摩擦力作用下，是由于摩擦表面材料微體積在交變的摩擦力作用下，反復(fù)變形所產(chǎn)生的材料疲勞所引起的磨

18、損。反復(fù)變形所產(chǎn)生的材料疲勞所引起的磨損。 關(guān)于磨損機(jī)理與分類的見(jiàn)解頗不一致，大體上可概括為：關(guān)于磨損機(jī)理與分類的見(jiàn)解頗不一致，大體上可概括為： F腐蝕磨損腐蝕磨損當(dāng)摩擦表面材料在環(huán)境的化學(xué)或電化學(xué)作用下引起腐蝕，在摩當(dāng)摩擦表面材料在環(huán)境的化學(xué)或電化學(xué)作用下引起腐蝕，在摩擦副相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的磨損即為腐蝕磨損。擦副相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的磨損即為腐蝕磨損。磨 損2-3 潘海兵潘海兵2021年年11月月26日日16時(shí)時(shí)06分分14運(yùn)動(dòng)粘度運(yùn)動(dòng)粘度粘度分類粘度分類動(dòng)力粘度動(dòng)力粘度條件粘度條件粘度牛頓黏性定律牛頓黏性定律X XY Yo oh hU U1 1）粘度）粘度粘度的物理意義：粘度的物理意義： 反映

19、流體粘滯性大小反映流體粘滯性大小 衡量流體抵抗剪切變形的能力衡量流體抵抗剪切變形的能力 標(biāo)志著流體內(nèi)摩擦阻力的大小標(biāo)志著流體內(nèi)摩擦阻力的大小第一層油與上板同速流動(dòng)第一層油與上板同速流動(dòng)最下層油與底板一樣靜止不動(dòng)最下層油與底板一樣靜止不動(dòng)由于油的粘滯性，沿由于油的粘滯性，沿Y Y方向油層以方向油層以不同速度不同速度u u沿沿X X 方向移動(dòng)，于是潤(rùn)方向移動(dòng)，于是潤(rùn)滑油在油層厚度滑油在油層厚度h h內(nèi)形成層流動(dòng)。內(nèi)形成層流動(dòng)。1 1 潤(rùn)滑劑：潤(rùn)滑劑：氣體、液體、半固體和固體氣體、液體、半固體和固體2-4 潤(rùn)潤(rùn) 滑滑1. 1.潤(rùn)滑油潤(rùn)滑油：有機(jī)油、礦物油、化學(xué)合成油。有機(jī)油、礦物油、化學(xué)合成油。潘海

20、兵潘海兵2021年年11月月26日日16時(shí)時(shí)06分分15h hU UX XY Yo o沿沿Y Y方向的速度變化率方向的速度變化率（速度梯度）表示為：（速度梯度）表示為：yu牛頓在牛頓在16871687年指出：年指出：層流流體各油層間的剪應(yīng)力層流流體各油層間的剪應(yīng)力與其速度梯度成正比。即：與其速度梯度成正比。即：yu公式中的公式中的“”表示為油層的速度表示為油層的速度 u u 隨隨 y y 的增大而減小。的增大而減小。潘海兵潘海兵2021年年11月月26日日16時(shí)時(shí)06分分16yuhU流體單位面積上的剪切阻力流體單位面積上的剪切阻力比例常數(shù)，即流體的比例常數(shù)，即流體的動(dòng)力粘度動(dòng)力粘度動(dòng)力粘度又稱

21、動(dòng)力粘度又稱絕對(duì)粘度絕對(duì)粘度，主要主要用于流體動(dòng)力學(xué)計(jì)算中。用于流體動(dòng)力學(xué)計(jì)算中。其單位為其單位為: :sPa牛頓內(nèi)摩擦定律牛頓內(nèi)摩擦定律:牛頓流體牛頓流體符合牛頓內(nèi)摩擦定律的流體被稱為牛頓流體。符合牛頓內(nèi)摩擦定律的流體被稱為牛頓流體。 潘海兵潘海兵2021年年11月月26日日16時(shí)時(shí)06分分172/mkgSPa運(yùn)動(dòng)粘度運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)得的測(cè)得的動(dòng)力粘度動(dòng)力粘度與相同溫度下該流體的與相同溫度下該流體的密度密度的比值，即：的比值，即：條件粘度條件粘度測(cè)得的動(dòng)力粘度與相同溫度下該流體的密度的測(cè)得的動(dòng)力粘度與相同溫度下該流體的密度的 比值。用比值。用 E E表示。表示。潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑油的粘粘溫溫效應(yīng)：粘度隨

22、溫度升高而降低，隨溫度降效應(yīng)：粘度隨溫度升高而降低，隨溫度降 低而升高。粘度隨溫低而升高。粘度隨溫 度變化的程度用度變化的程度用粘度指數(shù)粘度指數(shù)衡量，衡量， 粘度指數(shù)粘度指數(shù)越高，粘度隨溫度的變化越小，說(shuō)明越高，粘度隨溫度的變化越小，說(shuō)明粘粘溫溫 性能越好。性能越好。潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑油的粘粘壓壓效應(yīng)：粘度隨壓力升高而提高。壓力越高效應(yīng)：粘度隨壓力升高而提高。壓力越高 粘粘壓效應(yīng)壓效應(yīng)越明顯。越明顯。潘海兵潘海兵2021年年11月月26日日16時(shí)時(shí)06分分182 2）油性油性（潤(rùn)滑性）（潤(rùn)滑性）指潤(rùn)滑油中的極性分子吸附于摩擦表面指潤(rùn)滑油中的極性分子吸附于摩擦表面 的性質(zhì)的性質(zhì) 。油膜與金屬表面。油膜

23、與金屬表面 的吸附能力越強(qiáng)，潤(rùn)滑性越好。的吸附能力越強(qiáng)，潤(rùn)滑性越好。3 3）極壓性極壓性 化學(xué)合成油中的化學(xué)合成油中的極性分子極性分子生成抗磨損、耐高壓生成抗磨損、耐高壓 化學(xué)反應(yīng)邊界膜化學(xué)反應(yīng)邊界膜的性能。的性能。4 4）閃點(diǎn)閃點(diǎn)油在標(biāo)準(zhǔn)儀器中加熱所蒸發(fā)出的油汽，一遇火焰即油在標(biāo)準(zhǔn)儀器中加熱所蒸發(fā)出的油汽，一遇火焰即 能發(fā)出閃光時(shí)的最低溫度，稱為油的閃點(diǎn)能發(fā)出閃光時(shí)的最低溫度，稱為油的閃點(diǎn)5 5）凝點(diǎn)凝點(diǎn)在規(guī)定條件下，使液體不能再自由流動(dòng)的最高溫度在規(guī)定條件下，使液體不能再自由流動(dòng)的最高溫度6 6）氧化穩(wěn)定性氧化穩(wěn)定性3. 3. 固體潤(rùn)滑劑固體潤(rùn)滑劑：石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯等。：石墨、二

24、硫化鉬、聚四氟乙烯等。2. 2.潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑脂：潤(rùn)滑油潤(rùn)滑油+ +稠化劑稠化劑潤(rùn)滑脂的主要質(zhì)量指標(biāo)是：錐入度，反映其稠度大小。滴點(diǎn)，潤(rùn)滑脂的主要質(zhì)量指標(biāo)是：錐入度，反映其稠度大小。滴點(diǎn)，決定工作溫度。決定工作溫度。潘海兵潘海兵2021年年11月月26日日16時(shí)時(shí)06分分19提高油性、極壓性提高油性、極壓性延長(zhǎng)使用壽命延長(zhǎng)使用壽命改善物理性能改善物理性能添加劑的作用添加劑的作用油性添加劑油性添加劑極壓添加劑極壓添加劑分散凈化劑分散凈化劑消泡添加劑消泡添加劑抗氧化添加劑抗氧化添加劑降凝劑降凝劑增粘劑增粘劑添加劑的種類添加劑的種類 為了提高油的品質(zhì)和性能，常在潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂中加入一些分量雖小但對(duì)為了提

25、高油的品質(zhì)和性能，常在潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂中加入一些分量雖小但對(duì)潤(rùn)滑劑性能改善其巨大作用的物質(zhì)，這些物質(zhì)叫添加劑。潤(rùn)滑劑性能改善其巨大作用的物質(zhì)，這些物質(zhì)叫添加劑。2 2 添加劑添加劑潘海兵潘海兵2021年年11月月26日日16時(shí)時(shí)06分分20潤(rùn)滑油潤(rùn)滑在工程中的應(yīng)用最普遍，常用的供油方式有：潤(rùn)滑油潤(rùn)滑在工程中的應(yīng)用最普遍，常用的供油方式有：滴油潤(rùn)滑、浸油潤(rùn)滑、飛濺潤(rùn)滑、噴油潤(rùn)滑、油霧潤(rùn)滑等滴油潤(rùn)滑、浸油潤(rùn)滑、飛濺潤(rùn)滑、噴油潤(rùn)滑、油霧潤(rùn)滑等 用于低速用于低速 用于高速用于高速 油脂潤(rùn)滑常用于運(yùn)轉(zhuǎn)速度較低的場(chǎng)合，將潤(rùn)滑脂涂抹于需潤(rùn)滑的零件上。油脂潤(rùn)滑常用于運(yùn)轉(zhuǎn)速度較低的場(chǎng)合，將潤(rùn)滑脂涂抹于需潤(rùn)滑的零件

26、上。潤(rùn)滑脂還可以用于簡(jiǎn)單的密封。潤(rùn)滑脂還可以用于簡(jiǎn)單的密封。3 3 潤(rùn)滑方法潤(rùn)滑方法常用的潤(rùn)滑裝置常用的潤(rùn)滑裝置浸油與飛濺潤(rùn)滑浸油與飛濺潤(rùn)滑噴油潤(rùn)滑噴油潤(rùn)滑潘海兵潘海兵2021年年11月月26日日16時(shí)時(shí)06分分21流體動(dòng)力潤(rùn)滑流體動(dòng)力潤(rùn)滑是指是指兩個(gè)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的摩擦表面，借助于相對(duì)速度而產(chǎn)兩個(gè)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的摩擦表面，借助于相對(duì)速度而產(chǎn)生的粘性流體膜將兩摩擦表面完全隔開(kāi)，由流體膜產(chǎn)生的壓力來(lái)平衡外載荷生的粘性流體膜將兩摩擦表面完全隔開(kāi)，由流體膜產(chǎn)生的壓力來(lái)平衡外載荷。 英國(guó)的雷諾于英國(guó)的雷諾于18861886年繼前人觀察到的流體動(dòng)壓現(xiàn)象，總結(jié)出流體動(dòng)壓潤(rùn)滑理年繼前人觀察到的流體動(dòng)壓現(xiàn)象，

27、總結(jié)出流體動(dòng)壓潤(rùn)滑理論。論。2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代普遍應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)之后，線接觸彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑的理論年代普遍應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)之后，線接觸彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑的理論開(kāi)始有所突破。開(kāi)始有所突破。根據(jù)摩擦面間油膜形成原理流體潤(rùn)滑可分為根據(jù)摩擦面間油膜形成原理流體潤(rùn)滑可分為3種。種。流體潤(rùn)滑原理簡(jiǎn)介一、流體動(dòng)力潤(rùn)滑一、流體動(dòng)力潤(rùn)滑 （動(dòng)畫(huà)）（動(dòng)畫(huà)）2-5潘海兵潘海兵2021年年11月月26日日16時(shí)時(shí)06分分22 1 1 流體動(dòng)力潤(rùn)滑流體動(dòng)力潤(rùn)滑適應(yīng)場(chǎng)所適應(yīng)場(chǎng)所：低副零部件：低副零部件潤(rùn)滑所屬類型：潤(rùn)滑所屬類型：流體潤(rùn)滑流體潤(rùn)滑幾何條件：幾何條件：兩摩擦表面不平行，潤(rùn)滑油從兩摩擦表面不平行，潤(rùn)滑油從

28、 大口進(jìn)，從小口出大口進(jìn)，從小口出潤(rùn)滑形成條件潤(rùn)滑形成條件運(yùn)動(dòng)條件：運(yùn)動(dòng)條件：兩摩擦面具有一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度兩摩擦面具有一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度 且要連續(xù)不斷供油且要連續(xù)不斷供油粘度條件：粘度條件：潤(rùn)滑油具有一定的粘度潤(rùn)滑油具有一定的粘度潘海兵潘海兵2021年年11月月26日日16時(shí)時(shí)06分分23 彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑理論是研究在點(diǎn)、線接觸條件下，兩彈性彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑理論是研究在點(diǎn)、線接觸條件下，兩彈性物體間的流體動(dòng)力潤(rùn)滑膜的力學(xué)性質(zhì)。這時(shí)的計(jì)算必須把在油膜物體間的流體動(dòng)力潤(rùn)滑膜的力學(xué)性質(zhì)。這時(shí)的計(jì)算必須把在油膜壓力下，摩擦表面的變形的彈性方程、表述潤(rùn)滑劑粘度與壓力間壓力下，摩擦表面的變形的彈性方程、

29、表述潤(rùn)滑劑粘度與壓力間關(guān)系的粘壓方程與流體動(dòng)力潤(rùn)滑的主要方程結(jié)合起來(lái)，以求解油關(guān)系的粘壓方程與流體動(dòng)力潤(rùn)滑的主要方程結(jié)合起來(lái)，以求解油膜壓力分布、潤(rùn)滑膜厚度分布等問(wèn)題。膜壓力分布、潤(rùn)滑膜厚度分布等問(wèn)題。 （詳細(xì)說(shuō)明）（詳細(xì)說(shuō)明）2 2 彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑潘海兵潘海兵2021年年11月月26日日16時(shí)時(shí)06分分242 彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑適應(yīng)場(chǎng)所適應(yīng)場(chǎng)所：高副零部件：高副零部件該類潤(rùn)滑計(jì)算綜合考慮的因素：該類潤(rùn)滑計(jì)算綜合考慮的因素：1. 考慮兩摩擦表面的彈性變形考慮兩摩擦表面的彈性變形2.考慮液體的粘壓效應(yīng)考慮液體的粘壓效應(yīng)3.結(jié)合流體動(dòng)力潤(rùn)滑的主要方程（雷諾方程）結(jié)合

30、流體動(dòng)力潤(rùn)滑的主要方程（雷諾方程）彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑與流體動(dòng)力潤(rùn)滑的主要區(qū)別彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑與流體動(dòng)力潤(rùn)滑的主要區(qū)別前者的潤(rùn)滑油膜通常為臘狀前者的潤(rùn)滑油膜通常為臘狀后者的潤(rùn)滑油膜通常為液態(tài)后者的潤(rùn)滑油膜通常為液態(tài)潤(rùn)滑油膜潤(rùn)滑油膜:前者的接觸壓力大前者的接觸壓力大接觸壓力接觸壓力:V1V2潘海兵潘海兵2021年年11月月26日日16時(shí)時(shí)06分分25流體靜力潤(rùn)滑流體靜力潤(rùn)滑是指借助外部供入的壓力油形成的流體膜來(lái)承是指借助外部供入的壓力油形成的流體膜來(lái)承受外載荷的潤(rùn)滑方式。受外載荷的潤(rùn)滑方式。（詳細(xì)說(shuō)明）（詳細(xì)說(shuō)明） 采用流體靜力潤(rùn)滑可在兩個(gè)靜止且平行的摩擦表面間形成流體采用流體靜力潤(rùn)滑可在兩個(gè)靜止且

31、平行的摩擦表面間形成流體膜，其承載能力不依賴于流體粘度，故能用粘度極低的潤(rùn)滑劑，膜，其承載能力不依賴于流體粘度，故能用粘度極低的潤(rùn)滑劑，且既可使摩擦副有較高的承載能力，又可使摩擦力矩降低且既可使摩擦副有較高的承載能力，又可使摩擦力矩降低。3 流體靜力潤(rùn)滑流體靜力潤(rùn)滑潘海兵潘海兵2021年年11月月26日日16時(shí)時(shí)06分分263 3 流體靜力潤(rùn)滑流體靜力潤(rùn)滑潤(rùn)滑的建立：潤(rùn)滑的建立：靠外界輸入高壓潤(rùn)滑油強(qiáng)迫兩摩擦表面分隔靠外界輸入高壓潤(rùn)滑油強(qiáng)迫兩摩擦表面分隔適用的場(chǎng)所：適用的場(chǎng)所：兩相對(duì)靜止的平行表面間的潤(rùn)滑兩相對(duì)靜止的平行表面間的潤(rùn)滑流體靜力潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)：流體靜力潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)：1. 1.可用粘度極低

32、的潤(rùn)滑劑；可用粘度極低的潤(rùn)滑劑；2. 2.可使摩擦副有較高的承載能力；可使摩擦副有較高的承載能力；3. 3.可使摩擦力矩降低。可使摩擦力矩降低。潘海兵潘海兵2021年年11月月26日日16時(shí)時(shí)06分分27本章結(jié)束本章結(jié)束潘海兵潘海兵2021年年11月月26日日16時(shí)時(shí)06分分28粘附理論潘海兵潘海兵2021年年11月月26日日16時(shí)時(shí)06分分29邊界理論形成機(jī)理潘海兵潘海兵2021年年11月月26日日16時(shí)時(shí)06分分30磨損一般過(guò)程潘海兵潘海兵2021年年11月月26日日16時(shí)時(shí)06分分31粘附磨損當(dāng)摩擦表面的輪廓峰在相互作用的各點(diǎn)當(dāng)摩擦表面的輪廓峰在相互作用的各點(diǎn)處發(fā)生處發(fā)生“冷焊冷焊”后，

33、在相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，材料從后，在相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，材料從一個(gè)表面遷移到另一個(gè)表面一個(gè)表面遷移到另一個(gè)表面, ,便形成了便形成了粘附磨粘附磨損損。這種被遷移的材料，有時(shí)也會(huì)再附著到。這種被遷移的材料，有時(shí)也會(huì)再附著到原先的表面上去，出現(xiàn)遷移，或脫離所粘附原先的表面上去，出現(xiàn)遷移，或脫離所粘附的表面而成為游離顆粒。嚴(yán)重的粘附磨損會(huì)的表面而成為游離顆粒。嚴(yán)重的粘附磨損會(huì)造成運(yùn)動(dòng)副咬死。這種磨損是金屬摩擦副之造成運(yùn)動(dòng)副咬死。這種磨損是金屬摩擦副之間最普遍的一種磨損形式。間最普遍的一種磨損形式。潘海兵潘海兵2021年年11月月26日日16時(shí)時(shí)06分分32磨粒磨損外部進(jìn)入摩擦面間的游離外部進(jìn)入摩擦面間的游離硬顆粒硬顆

34、粒（如空氣中的塵土或磨（如空氣中的塵土或磨損造成的金屬微粒）或損造成的金屬微粒）或硬的輪廓峰尖硬的輪廓峰尖在軟材料表面上犁刨出在軟材料表面上犁刨出很多溝紋時(shí)被移去的材料，一部分流動(dòng)到溝紋的兩旁，一部很多溝紋時(shí)被移去的材料，一部分流動(dòng)到溝紋的兩旁，一部分則形成一連串的碎片脫落下來(lái)成為新的游離顆粒，這樣的分則形成一連串的碎片脫落下來(lái)成為新的游離顆粒，這樣的微粒切削過(guò)程就叫微粒切削過(guò)程就叫磨粒磨損磨粒磨損。潘海兵潘海兵2021年年11月月26日日16時(shí)時(shí)06分分33疲勞磨損疲勞磨損疲勞磨損是指由于摩擦表面材料微粒體積在重復(fù)變形時(shí)疲是指由于摩擦表面材料微粒體積在重復(fù)變形時(shí)疲勞破壞而引起的機(jī)械磨損。例如

35、當(dāng)滾動(dòng)或滾滑運(yùn)動(dòng)的高副受勞破壞而引起的機(jī)械磨損。例如當(dāng)滾動(dòng)或滾滑運(yùn)動(dòng)的高副受到反復(fù)作用的接觸應(yīng)力（如滾動(dòng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)或齒輪傳動(dòng)）時(shí)，如到反復(fù)作用的接觸應(yīng)力（如滾動(dòng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)或齒輪傳動(dòng)）時(shí)，如果該應(yīng)力超過(guò)材料相應(yīng)的果該應(yīng)力超過(guò)材料相應(yīng)的接觸疲勞極限接觸疲勞極限，就會(huì)在零件工作表面，就會(huì)在零件工作表面或表面下一定深度處形成疲勞裂紋，隨著裂紋的擴(kuò)展與相互連或表面下一定深度處形成疲勞裂紋，隨著裂紋的擴(kuò)展與相互連接，就造成許多微粒從零件工作表面上脫落下來(lái)，致使表面上接，就造成許多微粒從零件工作表面上脫落下來(lái)，致使表面上出現(xiàn)許多月牙形淺坑，形成疲勞磨損或疲勞點(diǎn)蝕。出現(xiàn)許多月牙形淺坑，形成疲勞磨損或疲勞點(diǎn)蝕。潘海

36、兵潘海兵2021年年11月月26日日16時(shí)時(shí)06分分34沖蝕磨粒沖蝕磨粒即流體磨粒和流體侵蝕磨損。沖蝕磨粒即流體磨粒和流體侵蝕磨損。流體磨粒磨損是只有流動(dòng)的液體或氣體中所夾帶的硬質(zhì)物流體磨粒磨損是只有流動(dòng)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。利用高壓空氣輸送型砂或體或硬質(zhì)顆粒作用引起的機(jī)械磨損。利用高壓空氣輸送型砂或高壓水輸送碎石時(shí)，管道內(nèi)壁所產(chǎn)生的機(jī)械磨損是實(shí)例之一。高壓水輸送碎石時(shí)，管道內(nèi)壁所產(chǎn)生的機(jī)械磨損是實(shí)例之一。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。近年來(lái)，由于燃?xì)鉁u輪機(jī)的葉片、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的尾噴管這損。近年來(lái)，由于燃?xì)鉁u輪機(jī)的葉片、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的尾噴管這樣一些部位的破壞，才引起人們對(duì)這種磨損形式的特別注意。樣一些部位的破壞，才引起人們對(duì)這種磨損形式的特別注意。潘海兵潘海兵2021年年11月月26日日16時(shí)時(shí)06分分35微動(dòng)磨損微動(dòng)磨損發(fā)生在微動(dòng)磨損發(fā)生在名義上相對(duì)靜止名義上相對(duì)靜止，實(shí)際上存在循環(huán)的微幅，實(shí)際上存在循環(huán)的微幅相對(duì)滑動(dòng)的兩個(gè)緊密接觸的表面上（如軸與孔的過(guò)盈配合面、相對(duì)滑動(dòng)的兩個(gè)緊密接觸的表面上（如軸與孔的過(guò)盈配合面、滾動(dòng)軸承套圈的配合面、旋合螺紋的工作面、鉚釘?shù)墓ぷ髅鏉L動(dòng)軸承套圈的配合面、旋合螺紋的工作面、鉚釘?shù)墓ぷ髅娴龋?。這種相對(duì)滑移是在等）。