摩擦學(xué)設(shè)計(jì)PPT之第4章：磨損

1、n一、磨損的定義一、磨損的定義n磨損是工業(yè)領(lǐng)域和日常生活中常見的一種現(xiàn)象，是摩擦過磨損是工業(yè)領(lǐng)域和日常生活中常見的一種現(xiàn)象，是摩擦過程的必然結(jié)果，是造成材料和能源損失的一個(gè)重要原因。程的必然結(jié)果，是造成材料和能源損失的一個(gè)重要原因。n在工程材料的三大破壞形式中，斷裂是在工程材料的三大破壞形式中，斷裂是“暴發(fā)性急病暴發(fā)性急病”，人們對它一直十分重視，研究的比較多；而磨損是人們對它一直十分重視，研究的比較多；而磨損是“慢性慢性病病”，在過去相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)被人們所忽視，研究起步較，在過去相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)被人們所忽視，研究起步較晚。同時(shí)，由于磨損是伴隨摩擦過程而發(fā)生在摩擦界面上晚。同時(shí)，由于磨損是伴隨摩

2、擦過程而發(fā)生在摩擦界面上的一種復(fù)雜現(xiàn)象，涉及內(nèi)容廣泛、綜合性，許多理論還不的一種復(fù)雜現(xiàn)象，涉及內(nèi)容廣泛、綜合性，許多理論還不成熟和完善。因此，現(xiàn)在還難以給磨損下一個(gè)科學(xué)的定義。成熟和完善。因此，現(xiàn)在還難以給磨損下一個(gè)科學(xué)的定義。根據(jù)目前磨損理論的研究與發(fā)展?fàn)顩r，把磨損定義為：根據(jù)目前磨損理論的研究與發(fā)展?fàn)顩r，把磨損定義為：n磨損磨損是指是指相互作用的物體表面在相對運(yùn)動中，接觸表面層相互作用的物體表面在相對運(yùn)動中，接觸表面層內(nèi)材料發(fā)生內(nèi)材料發(fā)生轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移和和損耗損耗的過程的過程。T0時(shí)間t磨損量H圖2磨損過程曲線T0磨損量H圖2磨損過程曲線時(shí)間tT0磨損量H時(shí)間t圖2磨損過程曲線T0磨損量H時(shí)間t

3、圖2磨損過程曲線圖22 幾種不同工況下的磨損過程曲線n粘著磨損模型是由阿查粘著磨損模型是由阿查德德(1953年年)提出的。當(dāng)提出的。當(dāng)表面處于塑性狀態(tài)時(shí)每表面處于塑性狀態(tài)時(shí)每個(gè)粘著接點(diǎn)的半徑為個(gè)粘著接點(diǎn)的半徑為a，承受的載荷為承受的載荷為w=a2s s，若摩擦過程中有若摩擦過程中有n個(gè)粘個(gè)粘結(jié)點(diǎn)，則承受總載荷結(jié)點(diǎn)，則承受總載荷W為：為：圖圖42 粘著磨損模型粘著磨損模型圖中所示移動距離圖中所示移動距離2a后，移出的材料為底面半徑等于后，移出的材料為底面半徑等于a的半球體，其體積為：的半球體，其體積為：332aV，個(gè)結(jié)點(diǎn)移開的總體積為：，個(gè)結(jié)點(diǎn)移開的總體積為： 332anV(-) 由式由式(4-

4、1)整理后代入式整理后代入式(4-2)得：得：aWVs32(-2) ssvWaaWaVR312322考慮到真實(shí)接觸面積只占名義面積的很小的一部分，而且在一次滑動中也并考慮到真實(shí)接觸面積只占名義面積的很小的一部分，而且在一次滑動中也并非所有結(jié)點(diǎn)都形成磨屑而脫落，故引入粘著磨損系數(shù)非所有結(jié)點(diǎn)都形成磨屑而脫落，故引入粘著磨損系數(shù)Kad，式，式4-3變?yōu)椋鹤優(yōu)椋簊advWkR31(-4) (-3) 式中：式中：s較軟材料的屈服極限；較軟材料的屈服極限； Kad是一個(gè)遠(yuǎn)小于是一個(gè)遠(yuǎn)小于1的系數(shù)的系數(shù),表示粘著結(jié)點(diǎn)形成磨屑的概率。表示粘著結(jié)點(diǎn)形成磨屑的概率。通常，在潤滑良好時(shí)、表面塑性變形大的條件下發(fā)生第

5、一類膠合。在滑通常，在潤滑良好時(shí)、表面塑性變形大的條件下發(fā)生第一類膠合。在滑動速度高、表面應(yīng)力高、溫升明鮮的條件下發(fā)生第二類膠合。動速度高、表面應(yīng)力高、溫升明鮮的條件下發(fā)生第二類膠合。n4.3.1. 定義定義n在摩擦過程中，由于外界在摩擦過程中，由于外界硬顆粒硬顆粒或摩擦表面上或摩擦表面上硬的微凸體硬的微凸體引起表面材料引起表面材料脫落的現(xiàn)象稱為脫落的現(xiàn)象稱為磨粒磨損磨粒磨損。n這個(gè)定義包括兩種情況：這個(gè)定義包括兩種情況：n一是游離的堅(jiān)硬粒子在摩擦表面上（或兩摩擦面之間）引起表層材料的一是游離的堅(jiān)硬粒子在摩擦表面上（或兩摩擦面之間）引起表層材料的脫落脫落；n二是粗糙而堅(jiān)硬的摩擦面在較軟表面上運(yùn)

6、動引起表層材料的脫落二是粗糙而堅(jiān)硬的摩擦面在較軟表面上運(yùn)動引起表層材料的脫落。n這種情況有這種情況有兩個(gè)必要條件兩個(gè)必要條件：n一是一是組成摩擦副的兩個(gè)表面必須是一軟一硬；組成摩擦副的兩個(gè)表面必須是一軟一硬；n二是二是硬表面必須是粗糙的。硬表面必須是粗糙的。n磨粒磨損是最常見、最普通的一種磨損形式。據(jù)統(tǒng)計(jì)，因磨粒磨損而形磨粒磨損是最常見、最普通的一種磨損形式。據(jù)統(tǒng)計(jì)，因磨粒磨損而形成的損失，占整個(gè)工業(yè)范圍內(nèi)磨損損失的成的損失，占整個(gè)工業(yè)范圍內(nèi)磨損損失的50。在農(nóng)業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械、。在農(nóng)業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械、礦山機(jī)械、建筑機(jī)械和石油機(jī)械中許多機(jī)械零件，與泥砂、礦石或灰渣礦山機(jī)械、建筑機(jī)械和石油機(jī)械中

7、許多機(jī)械零件，與泥砂、礦石或灰渣等直接摩擦，都會發(fā)生不同形式的磨粒磨損。等直接摩擦，都會發(fā)生不同形式的磨粒磨損。n關(guān)于磨粒磨損的分類有許關(guān)于磨粒磨損的分類有許多種，根據(jù)磨損體的相對多種，根據(jù)磨損體的相對位置分類，形象、直觀，位置分類，形象、直觀，也容易理解。如圖也容易理解。如圖47所所示為二體示為二體(a)及三體及三體(b)磨粒磨粒磨損示意圖。磨損示意圖。圖圖47 二體（二體（a）、三體（）、三體（b）磨粒磨損示意圖）磨粒磨損示意圖abarhn假設(shè)：材料在法向載荷作用下屈服，則每個(gè)微凸體支承的假設(shè)：材料在法向載荷作用下屈服，則每個(gè)微凸體支承的載荷為載荷為r2 s/2，s是軟材料的屈服壓力。是軟

8、材料的屈服壓力。n如果有如果有n個(gè)微凸體進(jìn)入接觸，總的法向載荷為：個(gè)微凸體進(jìn)入接觸，總的法向載荷為：nrWs22單位移動距離內(nèi)材料的總轉(zhuǎn)移體積為單位移動距離內(nèi)材料的總轉(zhuǎn)移體積為 ctgrnVv2將上式聯(lián)立消去將上式聯(lián)立消去n后便得：后便得： ctgWRsv2(-)n上式是根據(jù)極其簡單的模型推導(dǎo)出來的，對于微凸體的高度和形狀的上式是根據(jù)極其簡單的模型推導(dǎo)出來的，對于微凸體的高度和形狀的分布都簡化了。分布都簡化了。n如果以如果以代替代替s，以，以ab2ctg/代入，則代入，則(4-5)式可變?yōu)椋菏娇勺優(yōu)椋?HWKRabV(4-6)式中：式中：H軟材料的硬度；軟材料的硬度；ab 磨粒磨損系數(shù)。磨粒磨

9、損系數(shù)。從從(4-5)和和(4-6)式可以看出，磨粒磨損與粘著磨損有一些相似之處，即磨式可以看出，磨粒磨損與粘著磨損有一些相似之處，即磨損率損率Rv與載荷與載荷W成正比，與軟材料屈服壓力或硬度成正比，與軟材料屈服壓力或硬度H成反比。因而成反比。因而(4-6)式式可作為定性分析磨粒磨損時(shí)的參考?？勺鳛槎ㄐ苑治瞿チＤp時(shí)的參考。n(4-6)式是根據(jù)二體磨粒磨損推導(dǎo)出來的。這一形式是根據(jù)二體磨粒磨損推導(dǎo)出來的。這一形式的方程也適用于松散磨粒使磨擦表面產(chǎn)生磨損，式的方程也適用于松散磨粒使磨擦表面產(chǎn)生磨損，對三體磨粒磨損情況也同樣適用，只是對三體磨粒磨損情況也同樣適用，只是ab值較值較低，這是由于在這種

10、情況下許多微粒往往是滾動低，這是由于在這種情況下許多微粒往往是滾動而不是滑動。而不是滑動。n當(dāng)磨粒磨損進(jìn)行一段時(shí)間后，硬微凸體或破碎微當(dāng)磨粒磨損進(jìn)行一段時(shí)間后，硬微凸體或破碎微粒將在一定程度上變鈍，因此磨損率就會降低。粒將在一定程度上變鈍，因此磨損率就會降低。但是，脆性材料的磨粒碎裂后，磨粒的邊緣變得但是，脆性材料的磨粒碎裂后，磨粒的邊緣變得銳利，因而磨損率又會提高。銳利，因而磨損率又會提高。.3.4 磨粒磨損的影響因素磨粒磨損的影響因素n影響磨粒磨損的因素除了摩擦副的工況條件和磨粒磨損的影響磨粒磨損的因素除了摩擦副的工況條件和磨粒磨損的類型（兩體磨損和三體磨損）之外，還有金屬材料的硬度類型（

11、兩體磨損和三體磨損）之外，還有金屬材料的硬度以及磨粒的硬度與尺寸。以及磨粒的硬度與尺寸。n金屬材料的硬度金屬材料的硬度n在一般情況下，金屬材料的硬度或金屬的含碳量越高，其在一般情況下，金屬材料的硬度或金屬的含碳量越高，其耐磨性也越高。長期在低應(yīng)力下工作的零件，宜選用硬度耐磨性也越高。長期在低應(yīng)力下工作的零件，宜選用硬度較高的鋼。而在高應(yīng)力或沖擊作用下工作的零件，則應(yīng)選較高的鋼。而在高應(yīng)力或沖擊作用下工作的零件，則應(yīng)選用韌性好、冷作硬化的鋼。用韌性好、冷作硬化的鋼。n實(shí)踐證明，零件工作表面的磨損性能往往比原設(shè)計(jì)的硬度實(shí)踐證明，零件工作表面的磨損性能往往比原設(shè)計(jì)的硬度還要高。例如，當(dāng)工作應(yīng)力高到足

12、以在表面形成冷硬層時(shí)，還要高。例如，當(dāng)工作應(yīng)力高到足以在表面形成冷硬層時(shí)，錳鋼的耐磨性反而比工作應(yīng)力低時(shí)更高。所以，應(yīng)當(dāng)考慮錳鋼的耐磨性反而比工作應(yīng)力低時(shí)更高。所以，應(yīng)當(dāng)考慮到零件磨損時(shí)產(chǎn)生的實(shí)際最大硬度，而不僅是零件工作表到零件磨損時(shí)產(chǎn)生的實(shí)際最大硬度，而不僅是零件工作表面原有的硬度。面原有的硬度。.3.4 磨粒磨損的影響因素磨粒磨損的影響因素n2磨粒硬度磨粒硬度n根據(jù)磨粒硬度根據(jù)磨粒硬度Ha和金屬本體硬度和金屬本體硬度Hm之間的關(guān)系，可將磨粒硬度對磨損之間的關(guān)系，可將磨粒硬度對磨損的影響分為三個(gè)區(qū)間（圖的影響分為三個(gè)區(qū)間（圖4-9)。n在在區(qū)，當(dāng)區(qū)，當(dāng)Ha 0.7 Hm時(shí)，不產(chǎn)生時(shí)，不產(chǎn)生

13、磨粒磨損；在磨粒磨損；在區(qū)，磨損隨磨粒硬區(qū)，磨損隨磨粒硬度的增高而加?。辉诙鹊脑龈叨觿?；在區(qū)，磨損量區(qū)，磨損量不再受磨粒硬度的影響。不再受磨粒硬度的影響。n研究表明，要改善材料抗磨粒磨損研究表明，要改善材料抗磨粒磨損的性能，應(yīng)提高基體硬度。但是，的性能，應(yīng)提高基體硬度。但是，如果如果Hm超過超過1.3Ha時(shí)，抗磨粒磨損時(shí)，抗磨粒磨損的性能將不會得到更進(jìn)一步的改善。的性能將不會得到更進(jìn)一步的改善。因而可以把因而可以把Hm1.3Ha作為低磨損作為低磨損率的判據(jù)率的判據(jù) 圖圖4-9 磨粒硬度對磨損的影響磨粒硬度對磨損的影響一低磨損區(qū)一低磨損區(qū)Ha 0.7Hm；一磨損轉(zhuǎn)化區(qū)一磨損轉(zhuǎn)化區(qū)Ha0.7Hm

14、；一高磨損區(qū)一高磨損區(qū)Ha0.7Hm；.3.4 磨粒磨損的影響因素磨粒磨損的影響因素n3磨粒尺寸磨粒尺寸n通常，金屬的磨粒磨損會隨著磨粒通常，金屬的磨粒磨損會隨著磨粒尺寸的增大而加劇，這可能是由于尺寸的增大而加劇，這可能是由于磨粒的微切削深度增大所致。但磨磨粒的微切削深度增大所致。但磨粒尺寸增大到某個(gè)臨界值以后，磨粒尺寸增大到某個(gè)臨界值以后，磨損量保持不變?？梢哉J(rèn)為，此時(shí)磨損量保持不變?？梢哉J(rèn)為，此時(shí)磨粒尺寸增大使其接觸應(yīng)力下降（當(dāng)粒尺寸增大使其接觸應(yīng)力下降（當(dāng)法向載荷保持不變時(shí)），因而磨粒法向載荷保持不變時(shí)），因而磨粒的微切削深度不再增加。磨粒尺寸的微切削深度不再增加。磨粒尺寸的臨界值隨著金

15、屬材料的不同而變的臨界值隨著金屬材料的不同而變化，對于化，對于A3和和45號鋼，這個(gè)值約為號鋼，這個(gè)值約為m。圖圖4-4 A3和和45#鋼磨粒尺寸的臨界值鋼磨粒尺寸的臨界值n疲勞磨損疲勞磨損是指摩擦表面在交變載荷的作用，表層材料由于是指摩擦表面在交變載荷的作用，表層材料由于疲勞而局部剝落，形成麻點(diǎn)或凹坑的現(xiàn)象疲勞而局部剝落，形成麻點(diǎn)或凹坑的現(xiàn)象。n疲勞裂紋一般是在固體有缺陷的地方最先出現(xiàn)。這些缺陷疲勞裂紋一般是在固體有缺陷的地方最先出現(xiàn)。這些缺陷可能是機(jī)械加工時(shí)的毛病可能是機(jī)械加工時(shí)的毛病(如擦傷如擦傷)或材料在冶金過程中造或材料在冶金過程中造成的缺陷（如氣孔，夾雜物等）。裂紋還可以在金屬相之

16、成的缺陷（如氣孔，夾雜物等）。裂紋還可以在金屬相之間和晶界之間形成。間和晶界之間形成。n與粘著磨損和磨粒磨損不同，疲勞磨損無論摩擦表面是否與粘著磨損和磨粒磨損不同，疲勞磨損無論摩擦表面是否直接接觸都是不可避免的。直接接觸都是不可避免的。n通常，齒輪副、滾動軸承、鋼軌與輪箍及凸輪副等零件比通常，齒輪副、滾動軸承、鋼軌與輪箍及凸輪副等零件比較容易出現(xiàn)疲勞磨損。較容易出現(xiàn)疲勞磨損。n疲勞磨損可分為兩大類：疲勞磨損可分為兩大類：n（一）點(diǎn)蝕（一）點(diǎn)蝕（Pitting）非擴(kuò)展性的表面疲勞磨損非擴(kuò)展性的表面疲勞磨損n特點(diǎn)是：特點(diǎn)是：摩擦表面形成麻點(diǎn)狀凹坑摩擦表面形成麻點(diǎn)狀凹坑，磨屑為扇形顆粒磨屑為扇形顆粒

17、。n原因是：摩擦表面上存在的刀痕、碰傷、腐蝕或其它磨損痕跡，成為應(yīng)力集原因是：摩擦表面上存在的刀痕、碰傷、腐蝕或其它磨損痕跡，成為應(yīng)力集中源，在交變應(yīng)力作用下這些痕點(diǎn)區(qū)域的材料首先發(fā)生疲勞而脫落，使摩擦中源，在交變應(yīng)力作用下這些痕點(diǎn)區(qū)域的材料首先發(fā)生疲勞而脫落，使摩擦表面形成麻點(diǎn)狀凹坑。表面形成麻點(diǎn)狀凹坑。圖圖4-5 點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕n（二）剝層（二）剝層（Spalling）擴(kuò)展性的表面疲勞磨損擴(kuò)展性的表面疲勞磨損 n特點(diǎn)是：特點(diǎn)是：摩擦表面形成大而淺的凹坑，磨屑一般為鱗片狀摩擦表面形成大而淺的凹坑，磨屑一般為鱗片狀。n原因是：材料表層內(nèi)含有夾雜物或空穴（晶格間缺陷），在交變應(yīng)力作用原因是：材料表層內(nèi)

18、含有夾雜物或空穴（晶格間缺陷），在交變應(yīng)力作用下成為應(yīng)力集中源，發(fā)生疲勞而生成疲勞裂紋，隨著應(yīng)力循環(huán)的繼續(xù)而擴(kuò)下成為應(yīng)力集中源，發(fā)生疲勞而生成疲勞裂紋，隨著應(yīng)力循環(huán)的繼續(xù)而擴(kuò)大，疲勞裂紋并延伸到表面使表層材料脫落的現(xiàn)象稱為大，疲勞裂紋并延伸到表面使表層材料脫落的現(xiàn)象稱為剝層剝層。n這種現(xiàn)象多發(fā)生在兩接觸面上的交變應(yīng)力較大，以及由于材料選擇和潤滑這種現(xiàn)象多發(fā)生在兩接觸面上的交變應(yīng)力較大，以及由于材料選擇和潤滑不當(dāng)?shù)那闆r下。不當(dāng)?shù)那闆r下。圖圖46剝層凹坑剝層凹坑n疲勞磨損不同于整體疲勞破壞，它們的區(qū)別可概括如下：疲勞磨損不同于整體疲勞破壞，它們的區(qū)別可概括如下：n裂紋的萌生及擴(kuò)展：裂紋的萌生及擴(kuò)展

19、：n整體疲勞的裂紋源都是從表面開始的，裂紋首先從表面沿著整體疲勞的裂紋源都是從表面開始的，裂紋首先從表面沿著與外加應(yīng)力成與外加應(yīng)力成45角的方向擴(kuò)展，超過兩三個(gè)晶粒以后，即角的方向擴(kuò)展，超過兩三個(gè)晶粒以后，即轉(zhuǎn)向與應(yīng)力垂直的方向；疲勞磨損的裂紋是在表面層內(nèi)萌生，轉(zhuǎn)向與應(yīng)力垂直的方向；疲勞磨損的裂紋是在表面層內(nèi)萌生，沿平行于與表面成沿平行于與表面成1030夾角的方向擴(kuò)展，而且只限于夾角的方向擴(kuò)展，而且只限于在表面層內(nèi)擴(kuò)展。在表面層內(nèi)擴(kuò)展。圖圖4裂紋的擴(kuò)展裂紋的擴(kuò)展n疲勞極限：疲勞極限：n整體疲勞破壞一般都存在有明顯的疲勞極限，即疲勞應(yīng)力整體疲勞破壞一般都存在有明顯的疲勞極限，即疲勞應(yīng)力低于這個(gè)極

20、限時(shí)，壽命是無限的；疲勞磨損則未發(fā)現(xiàn)這樣低于這個(gè)極限時(shí)，壽命是無限的；疲勞磨損則未發(fā)現(xiàn)這樣的疲勞極限，但疲勞磨損壽命與材料的疲勞強(qiáng)度有關(guān)。疲的疲勞極限，但疲勞磨損壽命與材料的疲勞強(qiáng)度有關(guān)。疲勞失效時(shí)間與最大接觸應(yīng)力的乘積為常數(shù)：勞失效時(shí)間與最大接觸應(yīng)力的乘積為常數(shù)：工況條件：在疲勞磨損中，材料除受循環(huán)應(yīng)力的影響外，工況條件：在疲勞磨損中，材料除受循環(huán)應(yīng)力的影響外，還受到摩擦過程中伴隨發(fā)生的一系列的物理化學(xué)變化，以及還受到摩擦過程中伴隨發(fā)生的一系列的物理化學(xué)變化，以及殘余應(yīng)力，組織結(jié)構(gòu)缺陷，表面溫度以及塑性變形等因素的殘余應(yīng)力，組織結(jié)構(gòu)缺陷，表面溫度以及塑性變形等因素的影響，其工作條件遠(yuǎn)比整體疲

21、勞惡劣得多。影響，其工作條件遠(yuǎn)比整體疲勞惡劣得多。疲勞磨損的機(jī)理可以應(yīng)用于磨粒磨損，粘著磨損，腐蝕磨損疲勞磨損的機(jī)理可以應(yīng)用于磨粒磨損，粘著磨損，腐蝕磨損和微動磨損。和微動磨損。consttm94.4.4. 影響疲勞磨損的因素n疲勞磨損的影響因素主要有載荷、材料性質(zhì)、表面品質(zhì)、潤滑劑等。疲勞磨損的影響因素主要有載荷、材料性質(zhì)、表面品質(zhì)、潤滑劑等。n1. 載荷載荷n載荷決定了接觸應(yīng)力的大小，因此它是影響疲勞磨損的最重要因素，載荷載荷決定了接觸應(yīng)力的大小，因此它是影響疲勞磨損的最重要因素，載荷越大，疲勞磨損壽命就越短。越大，疲勞磨損壽命就越短。n2. 材料性質(zhì)材料性質(zhì)n材料的材料的硬度硬度、金相組

22、織金相組織、內(nèi)部缺陷內(nèi)部缺陷、硬化層厚度硬化層厚度等都會影響疲勞磨損。等都會影響疲勞磨損。n一般情況下，疲勞磨損壽命隨著材料硬度的提高而提高，但是當(dāng)硬度提高一般情況下，疲勞磨損壽命隨著材料硬度的提高而提高，但是當(dāng)硬度提高到一定數(shù)值后，繼續(xù)提高硬度，疲勞磨損壽命反而會降低。因而存在一個(gè)到一定數(shù)值后，繼續(xù)提高硬度，疲勞磨損壽命反而會降低。因而存在一個(gè)最佳抗疲勞磨損的硬度。金相組織對疲勞磨損的影響比較復(fù)雜，目前還沒最佳抗疲勞磨損的硬度。金相組織對疲勞磨損的影響比較復(fù)雜，目前還沒有一個(gè)統(tǒng)一的觀點(diǎn)。有一個(gè)統(tǒng)一的觀點(diǎn)。n材料的內(nèi)部缺陷會嚴(yán)重降低疲勞磨損的壽命。一般來說，內(nèi)部缺陷尺寸越材料的內(nèi)部缺陷會嚴(yán)重降

23、低疲勞磨損的壽命。一般來說，內(nèi)部缺陷尺寸越大、分布越不均勻，疲勞磨損壽命就越低，疲勞磨損也就越嚴(yán)重。適當(dāng)增大、分布越不均勻，疲勞磨損壽命就越低，疲勞磨損也就越嚴(yán)重。適當(dāng)增加硬化層的厚度，可使疲勞裂紋限制在硬化層內(nèi)形成，因而可大大提高其加硬化層的厚度，可使疲勞裂紋限制在硬化層內(nèi)形成，因而可大大提高其抗疲勞磨損的能力?？蛊谀p的能力。4.4.4. 影響疲勞磨損的因素影響疲勞磨損的因素n3. 表面粗糙度n降低表面的粗糙度可大大提高其抗疲勞磨損的能力，降低疲降低表面的粗糙度可大大提高其抗疲勞磨損的能力，降低疲勞磨損；但是當(dāng)表面達(dá)到超光潔的程度時(shí)，再繼續(xù)降低表面勞磨損；但是當(dāng)表面達(dá)到超光潔的程度時(shí)，再

24、繼續(xù)降低表面粗糙度對疲勞磨損壽命影響不大。例如，滾動軸承粗糙度對疲勞磨損壽命影響不大。例如，滾動軸承n當(dāng)當(dāng)Ra=0.160.32比比Ra=0.320.63時(shí)的疲勞壽命提高時(shí)的疲勞壽命提高23倍；倍；當(dāng)當(dāng)Ra=0.080.16比比Ra=0.160.32時(shí)疲勞壽命提高一倍多。時(shí)疲勞壽命提高一倍多。n當(dāng)當(dāng)Ra=0.040.08時(shí)，再降低表面粗糙度對疲勞磨損壽命影響時(shí)，再降低表面粗糙度對疲勞磨損壽命影響很小。很小。n需要指出的是，表面硬度越高，其粗糙度就應(yīng)當(dāng)越低。否則需要指出的是，表面硬度越高，其粗糙度就應(yīng)當(dāng)越低。否則會降低疲勞磨損壽命，加重疲勞磨損。這是因?yàn)橛捕仍礁叩臅档推谀p壽命，加重疲勞磨損

25、。這是因?yàn)橛捕仍礁叩慕饘俨牧蠈?yīng)力集中越敏感，就越容易發(fā)生疲勞磨損。金屬材料對應(yīng)力集中越敏感，就越容易發(fā)生疲勞磨損。4.腐蝕磨損腐蝕磨損 4. 微動磨損微動磨損n這兩種磨損形式都是復(fù)合磨損。這兩種磨損形式都是復(fù)合磨損。n腐蝕磨損是金屬腐蝕和粘著磨損、磨粒磨損的復(fù)合；腐蝕磨損是金屬腐蝕和粘著磨損、磨粒磨損的復(fù)合；n而微動磨損是粘著磨損、磨粒磨損和疲勞磨損三種形式而微動磨損是粘著磨損、磨粒磨損和疲勞磨損三種形式的復(fù)合。的復(fù)合。4.7. 近代磨損理論近代磨損理論n前面所講的各種磨損機(jī)理，都只能解釋某一類磨損現(xiàn)象，前面所講的各種磨損機(jī)理，都只能解釋某一類磨損現(xiàn)象，而不能揭示磨損現(xiàn)象的共同本質(zhì)。隨著現(xiàn)代

26、測試技術(shù)的發(fā)而不能揭示磨損現(xiàn)象的共同本質(zhì)。隨著現(xiàn)代測試技術(shù)的發(fā)展，研究手段和工具的不斷改進(jìn)，人們可以直接觀察磨損展，研究手段和工具的不斷改進(jìn)，人們可以直接觀察磨損的動態(tài)過程，進(jìn)而從微觀角度對磨損的本質(zhì)進(jìn)行研究。的動態(tài)過程，進(jìn)而從微觀角度對磨損的本質(zhì)進(jìn)行研究。n到二十世紀(jì)七十年代中期形成了現(xiàn)代磨損理論。主要有：到二十世紀(jì)七十年代中期形成了現(xiàn)代磨損理論。主要有：磨損的疲勞理論、剝層理論和能量理論。下面學(xué)習(xí)最具有磨損的疲勞理論、剝層理論和能量理論。下面學(xué)習(xí)最具有代表性的兩種磨損理論：剝層理論和能量理論。代表性的兩種磨損理論：剝層理論和能量理論。4.7.1. 磨損的剝層理論磨損的剝層理論 The De

27、lamination Theory of Wearn經(jīng)過許多年的研究，人們認(rèn)識到金屬的滑動磨損經(jīng)過許多年的研究，人們認(rèn)識到金屬的滑動磨損是通過摩擦表面的裂紋生長，使表層材料沿平行是通過摩擦表面的裂紋生長，使表層材料沿平行表面的方向逐層剝落而形成的。表面的方向逐層剝落而形成的。n1973年蘇年蘇(.uh)提出了金屬磨損的剝層理論。提出了金屬磨損的剝層理論。這種理論是以金屬的位錯(cuò)理論以及金屬表面層的這種理論是以金屬的位錯(cuò)理論以及金屬表面層的斷裂和塑性變形為基礎(chǔ)，通過總結(jié)以往大量的實(shí)斷裂和塑性變形為基礎(chǔ)，通過總結(jié)以往大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和研究結(jié)果而形成的一種新理論。驗(yàn)數(shù)據(jù)和研究結(jié)果而形成的一種新理論。4.

28、7.1. 磨損的剝層理論磨損的剝層理論 The Delamination Theory of Wearn一、理論要點(diǎn)一、理論要點(diǎn)n圖圖4-11表示剝層磨損的過程。表示剝層磨損的過程。理論要點(diǎn)歸納如下：理論要點(diǎn)歸納如下：n（）接觸類型的轉(zhuǎn)變（）接觸類型的轉(zhuǎn)變n當(dāng)兩接觸表面相對滑動時(shí)，當(dāng)兩接觸表面相對滑動時(shí)，軟表面上的微凸體在法向和軟表面上的微凸體在法向和切向載荷的共同循環(huán)作用下，切向載荷的共同循環(huán)作用下，發(fā)生斷裂而形成較為光滑的發(fā)生斷裂而形成較為光滑的平面。使得表面接觸由兩個(gè)平面。使得表面接觸由兩個(gè)粗糙表面的接觸變?yōu)橛驳拇执植诒砻娴慕佑|變?yōu)橛驳拇植诒砻媾c軟的光滑表面的接糙表面與軟的光滑表面的接觸

29、。觸。圖圖4-8 剝層磨損接觸類型的轉(zhuǎn)變剝層磨損接觸類型的轉(zhuǎn)變4.7.1. 磨損的剝層理論磨損的剝層理論 The Delamination Theory of Wearn（）位錯(cuò)的形成（）位錯(cuò)的形成n 硬表面上的微凸體在硬表面上的微凸體在軟表面上滑動，使軟表軟表面上滑動，使軟表面上各點(diǎn)經(jīng)受循環(huán)載荷面上各點(diǎn)經(jīng)受循環(huán)載荷的作用，在表層內(nèi)產(chǎn)生的作用，在表層內(nèi)產(chǎn)生周期性塑性變形與位錯(cuò)。周期性塑性變形與位錯(cuò)。圖圖4-8 剝層磨損的過程剝層磨損的過程4.7.1. 磨損的剝層理論磨損的剝層理論 The Delamination Theory of Wearn（）裂紋的萌生與擴(kuò)展（）裂紋的萌生與擴(kuò)展n隨著變形

30、的不斷積累，在亞表層內(nèi)出現(xiàn)位錯(cuò)堆積。位錯(cuò)堆積隨著變形的不斷積累，在亞表層內(nèi)出現(xiàn)位錯(cuò)堆積。位錯(cuò)堆積在材料亞表層內(nèi)的缺陷（雜質(zhì)或空穴）處就會產(chǎn)生裂紋。裂在材料亞表層內(nèi)的缺陷（雜質(zhì)或空穴）處就會產(chǎn)生裂紋。裂紋形成后，平行于表面的正應(yīng)力阻止裂紋向深度方向發(fā)展，紋形成后，平行于表面的正應(yīng)力阻止裂紋向深度方向發(fā)展，在剪應(yīng)力的作用下沿著與表面接近平行的方向擴(kuò)展。在剪應(yīng)力的作用下沿著與表面接近平行的方向擴(kuò)展。（）磨屑的形成（）磨屑的形成當(dāng)裂紋擴(kuò)展到一定長度當(dāng)裂紋擴(kuò)展到一定長度后，就在裂紋與表面之后，就在裂紋與表面之間材料的薄弱位置被剪間材料的薄弱位置被剪斷，形成薄而長的片狀斷，形成薄而長的片狀磨屑而剝落。磨屑

31、而剝落。圖圖4-8 剝層磨損的過程剝層磨損的過程4.7.1. 磨損的剝層理論磨損的剝層理論 The Delamination Theory of Wearn二、二、 磨損方程磨損方程n剝層理論提出了磨損碎片厚度的計(jì)算公式和磨損方程，磨剝層理論提出了磨損碎片厚度的計(jì)算公式和磨損方程，磨損碎片的厚度可用下面公式表示：損碎片的厚度可用下面公式表示：fGbh)1 (4 (4-11) 式中：剪切模量； b格斯向量，表示位錯(cuò)掃出滑移面到達(dá)表面時(shí)，滑移面上下兩部分晶體的相對位移； f摩擦應(yīng)力； 泊松比。 4.7.1. 磨損的剝層理論磨損的剝層理論 The Delamination Theory of Wea

32、rn磨損方程（磨損率）為：磨損方程（磨損率）為：cvlCChlLVR212 (4-11) 1C2C式中：式中：l接觸長度；接觸長度； h磨屑的厚度；磨屑的厚度； 接觸微凸體峰頂?shù)钠骄g距；接觸微凸體峰頂?shù)钠骄g距；裂紋兩端在裂紋兩端在N次應(yīng)力循環(huán)中的平均擴(kuò)展速度；次應(yīng)力循環(huán)中的平均擴(kuò)展速度；l0沿滑動方向的裂紋間距離。4.7.1. 磨損的剝層理論磨損的剝層理論 The Delamination Theory of Wearn裂紋擴(kuò)展的速率與接觸表面的摩擦系數(shù)、裂紋所在深度、裂紋擴(kuò)展的速率與接觸表面的摩擦系數(shù)、裂紋所在深度、裂紋的長度、材料的性能等因素有關(guān)。裂紋的長度、材料的性能等因素有關(guān)。n按

33、照剝層理論，磨屑應(yīng)為薄片狀。但是，如果沿磨屑厚度按照剝層理論，磨屑應(yīng)為薄片狀。但是，如果沿磨屑厚度方向的位錯(cuò)密度不均勻，磨屑也會成為彎曲或螺旋狀。另方向的位錯(cuò)密度不均勻，磨屑也會成為彎曲或螺旋狀。另外，處于摩擦副之間的磨屑，還可能由于相對滑動而被輾外，處于摩擦副之間的磨屑，還可能由于相對滑動而被輾成其它形狀，而不能保持薄片狀。成其它形狀，而不能保持薄片狀。n總的說來，磨損的剝層理論能較完善地說明許多實(shí)驗(yàn)所觀總的說來，磨損的剝層理論能較完善地說明許多實(shí)驗(yàn)所觀察到的現(xiàn)象，也較深入地闡明了磨損的微觀現(xiàn)象。察到的現(xiàn)象，也較深入地闡明了磨損的微觀現(xiàn)象。n這個(gè)理論也可以解釋具有塑性變形的金屬和非金屬（包括

34、這個(gè)理論也可以解釋具有塑性變形的金屬和非金屬（包括高分子材料）的粘著磨損、疲勞磨損及微動磨損。但是，高分子材料）的粘著磨損、疲勞磨損及微動磨損。但是，由于它考慮的是低速滑動條件下的磨損，沒有考慮溫度的由于它考慮的是低速滑動條件下的磨損，沒有考慮溫度的作用，因而還不能解釋高速滑動條件下的磨損現(xiàn)象。作用，因而還不能解釋高速滑動條件下的磨損現(xiàn)象。4.7.2. 磨損的能量理論n這個(gè)理論是弗萊舍爾這個(gè)理論是弗萊舍爾(.leischer)提出來的。磨損的能量理論認(rèn)為：提出來的。磨損的能量理論認(rèn)為：摩擦功的大部分轉(zhuǎn)化為熱，但也有一部分，約占總摩擦功摩擦功的大部分轉(zhuǎn)化為熱，但也有一部分，約占總摩擦功916的的

35、能量，以內(nèi)能的形式儲存在摩擦材料之中。當(dāng)一定體積的材料內(nèi)積累能量，以內(nèi)能的形式儲存在摩擦材料之中。當(dāng)一定體積的材料內(nèi)積累的能量達(dá)到一定數(shù)值后，就會從表面上脫落下來，而形成磨屑。所以的能量達(dá)到一定數(shù)值后，就會從表面上脫落下來，而形成磨屑。所以說，磨損是摩擦的必然結(jié)果，也是能量轉(zhuǎn)化和消耗的過程。說，磨損是摩擦的必然結(jié)果，也是能量轉(zhuǎn)化和消耗的過程。n為便于分析引入能量密度的概念，即材料單位體積所吸收或耗散的能為便于分析引入能量密度的概念，即材料單位體積所吸收或耗散的能量，用量，用E表示。表示。hrkRhALFVWE (-)式中：式中：k摩擦功；摩擦功； F摩擦力；摩擦力； L摩擦路程；摩擦路程； V

36、形成磨屑的體積；形成磨屑的體積； h線磨損量；線磨損量； Rh線磨損率，線磨損率，Rhh/L。 4.7.2. 磨損的能量理論n假設(shè)，摩擦表面每摩擦接觸一次所吸收的平均能假設(shè)，摩擦表面每摩擦接觸一次所吸收的平均能量密度為量密度為Ee，其中轉(zhuǎn)化為形成磨屑儲存的能量密，其中轉(zhuǎn)化為形成磨屑儲存的能量密度為度為Ek，則：，則：nEk Ee （）（）n系數(shù)系數(shù)為能量密度系數(shù)，表示轉(zhuǎn)化為形成磨屑的能為能量密度系數(shù)，表示轉(zhuǎn)化為形成磨屑的能量密度與總吸收能量密度的比值。量密度與總吸收能量密度的比值。n根據(jù)能量理論，能量積累在所謂儲存體積內(nèi)。當(dāng)根據(jù)能量理論，能量積累在所謂儲存體積內(nèi)。當(dāng)儲存能量達(dá)到臨界值時(shí)，在該體

37、積內(nèi)材料發(fā)生塑儲存能量達(dá)到臨界值時(shí)，在該體積內(nèi)材料發(fā)生塑性流動或者形成裂紋。性流動或者形成裂紋。4.7.2. 磨損的能量理論n如果經(jīng)過如果經(jīng)過次摩擦才形成磨屑，那么，在形成磨屑前的次摩擦才形成磨屑，那么，在形成磨屑前的n1次摩擦中的總能量密度為（次摩擦中的總能量密度為（n1） Ek ，最后一次摩擦，最后一次摩擦中所吸收的能量密度為中所吸收的能量密度為Ee ，全部用來使磨屑從表面上分，全部用來使磨屑從表面上分離，所以形成磨屑的總能量密度為離，所以形成磨屑的總能量密度為EEnEEEnkee() ()111 (-4)得到得到 1) 1(nEEe4.7.2. 磨損的能量理論n由于由于是磨損單位體積所需

38、的能量密度，是磨損單位體積所需的能量密度， Ee是摩擦一次是摩擦一次材料單位體積所吸收的能量，材料單位體積所吸收的能量，n次摩擦后形成磨屑，故有次摩擦后形成磨屑，故有nEe考慮到形成磨屑的體積比吸收能量的體積考慮到形成磨屑的體積比吸收能量的體積w要小，要小，令令w V有：有： enEE (-)將將(4-14)代入式代入式(4-15)得得 1) 1(nnEE 由于由于，上式可以寫成，上式可以寫成 ) 1(nnEE (-6)4.7.2. 磨損的能量理論n事實(shí)上，實(shí)際的破壞能量密度比平均能量密度大許多，故事實(shí)上，實(shí)際的破壞能量密度比平均能量密度大許多，故引進(jìn)倍數(shù)引進(jìn)倍數(shù)k。n由式由式(4-12)得得

39、RhE；將式；將式(4-16)代入上式，得線磨損率代入上式，得線磨損率nEnkRh) 1( (-7)上式中的上式中的k、n都是和材料的物理機(jī)械性質(zhì)、組織結(jié)都是和材料的物理機(jī)械性質(zhì)、組織結(jié)構(gòu)及微觀機(jī)械特性有關(guān)的量，這些量的關(guān)系尚不清楚，因構(gòu)及微觀機(jī)械特性有關(guān)的量，這些量的關(guān)系尚不清楚，因此要把磨損能量理論應(yīng)用于實(shí)際磨損計(jì)算，還有待進(jìn)一步此要把磨損能量理論應(yīng)用于實(shí)際磨損計(jì)算，還有待進(jìn)一步試驗(yàn)研究，所以，磨損的能量理論還不能應(yīng)用于解析表達(dá)試驗(yàn)研究，所以，磨損的能量理論還不能應(yīng)用于解析表達(dá)式。式。 4.8. 磨損的測量和計(jì)算磨損的測量和計(jì)算n4.8.1 磨損量的測量方法磨損量的測量方法n一、磨損過程的

40、評定方法一、磨損過程的評定方法n目前國內(nèi)外在研究摩擦磨損時(shí)所使用的摩擦試驗(yàn)機(jī)是多種多樣，對磨損目前國內(nèi)外在研究摩擦磨損時(shí)所使用的摩擦試驗(yàn)機(jī)是多種多樣，對磨損的評定方法也不統(tǒng)一，比較常用的磨損評定方法有以下幾種：的評定方法也不統(tǒng)一，比較常用的磨損評定方法有以下幾種：n1.線磨損量線磨損量H：指磨損前后磨損表面在法向方向上的尺寸變化，單位是：指磨損前后磨損表面在法向方向上的尺寸變化，單位是mm或或m；n2.質(zhì)量（重量）磨損量質(zhì)量（重量）磨損量W：指磨損前后磨損表面材料的重量損失，單位：指磨損前后磨損表面材料的重量損失，單位是是g或或mg；n3.體積磨損量體積磨損量V：指磨損前后磨損表面材料的體積損

41、失變化，單位是：指磨損前后磨損表面材料的體積損失變化，單位是mm3或或cm3；n4.磨損率磨損率R：指磨損量與摩擦行程或磨損時(shí)間、磨損轉(zhuǎn)數(shù)的比值；：指磨損量與摩擦行程或磨損時(shí)間、磨損轉(zhuǎn)數(shù)的比值；n摩擦行程摩擦行程 單位是：單位是：mm/m或或m/m；g/m或或mg/m； mm3 /m或或cm3 /m；n磨損時(shí)間磨損時(shí)間 單位是：單位是：mm/h或或m/h；g/m或或mg/h； mm3 /h或或cm3 /h；n磨損轉(zhuǎn)數(shù)磨損轉(zhuǎn)數(shù) 單位是：單位是：mm/r或或m/r；g/r或或mg/r； mm3 /r或或cm3 /r；4.8.1 磨損量的測量方法磨損量的測量方法n5. 比磨損率比磨損率I：指磨損量與

42、摩擦功的比值，單位是：指磨損量與摩擦功的比值，單位是10-7mm/J或或10-7mg/J等；等；n6. 相對耐磨性相對耐磨性：指試驗(yàn)試樣與標(biāo)準(zhǔn)試樣的磨損量之比，無量綱。：指試驗(yàn)試樣與標(biāo)準(zhǔn)試樣的磨損量之比，無量綱。n在上述這些磨損量的定量評定方法中，在上述這些磨損量的定量評定方法中，線磨損線磨損、重量（質(zhì)量）磨損重量（質(zhì)量）磨損、體積磨損體積磨損都是磨損表面的損失，它沒有考慮到零件或試樣的尺寸、形狀都是磨損表面的損失，它沒有考慮到零件或試樣的尺寸、形狀以及所受載荷、速度、磨擦的影響，因此是一個(gè)絕對以及所受載荷、速度、磨擦的影響，因此是一個(gè)絕對磨損量的值表示方法磨損量的值表示方法。相對耐磨性相對耐

43、磨性這種無量綱表示方法，需要用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)試樣，且隨所比較的這種無量綱表示方法，需要用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)試樣，且隨所比較的試樣材料及特性而變化。也有稱磨損率或比磨損量為單位磨損量的，是目試樣材料及特性而變化。也有稱磨損率或比磨損量為單位磨損量的，是目前國內(nèi)外應(yīng)用較廣泛的計(jì)算磨損的方法，這是由于它考慮了載荷和磨程的前國內(nèi)外應(yīng)用較廣泛的計(jì)算磨損的方法，這是由于它考慮了載荷和磨程的影響，可供在同樣滑動速度的條件下比較?？傊?，當(dāng)我們對某種零件的耐影響，可供在同樣滑動速度的條件下比較?？傊?，當(dāng)我們對某種零件的耐磨性作出判斷時(shí)，必須考慮它的使用條件和工作狀況，并盡可能采用相對磨性作出判斷時(shí)，必須考慮它的使用條件和工作狀

44、況，并盡可能采用相對磨損量來作為評定磨損過程的定量指標(biāo)，以獲得可靠的結(jié)果。磨損量來作為評定磨損過程的定量指標(biāo)，以獲得可靠的結(jié)果。4.8.1 磨損量的測量方法磨損量的測量方法n二、磨損的測量方法二、磨損的測量方法n稱重法稱重法: 分析天平分析天平n測長法：測量顯微鏡，螺旋測微計(jì)等。測長法：測量顯微鏡，螺旋測微計(jì)等。n磨痕法磨痕法n放射性同位素法放射性同位素法n對于磨損實(shí)驗(yàn)結(jié)果的測量同樣可以通過對收集到的磨屑進(jìn)對于磨損實(shí)驗(yàn)結(jié)果的測量同樣可以通過對收集到的磨屑進(jìn)行稱量和分析，以定性和定量的確定磨損速率。關(guān)于磨屑行稱量和分析，以定性和定量的確定磨損速率。關(guān)于磨屑顆粒的收集和測定方法不在作詳細(xì)描述。顆粒

45、的收集和測定方法不在作詳細(xì)描述。n一、關(guān)于磨損率的計(jì)算一、關(guān)于磨損率的計(jì)算n從磨損過程的宏觀定義我們知道，磨損率是磨損表面的磨損量從磨損過程的宏觀定義我們知道，磨損率是磨損表面的磨損量H與摩與摩擦行程擦行程L的比值，即：的比值，即：LHLAVRnLh (4-18)式中式中 Rh線磨損率；線磨損率； L滑動距離；滑動距離； VL滑動距離為滑動距離為L時(shí)的磨損體積；時(shí)的磨損體積； An名義接觸面積；名義接觸面積； H線磨損量。線磨損量。上式表示了磨損過程宏觀特性之間的關(guān)系。對于產(chǎn)生上式表示了磨損過程宏觀特性之間的關(guān)系。對于產(chǎn)生V體積的磨損屑，體積的磨損屑，在微觀定量方面相當(dāng)于每個(gè)接觸微凸體上有厚度

46、為在微觀定量方面相當(dāng)于每個(gè)接觸微凸體上有厚度為h的一層材料被磨掉，即：的一層材料被磨掉，即：V=hAr。式中式中h h值是一個(gè)假定值，而不是從接觸斑點(diǎn)上真正磨掉的材料厚度。值是一個(gè)假定值，而不是從接觸斑點(diǎn)上真正磨掉的材料厚度。H H才是才是磨損表面磨到的厚度。磨損表面磨到的厚度。 4.8.2 磨損過程的計(jì)算磨損過程的計(jì)算n假定：接觸斑點(diǎn)在滑動方向上的平均直徑為假定：接觸斑點(diǎn)在滑動方向上的平均直徑為d，當(dāng)滑動距，當(dāng)滑動距離為離為d時(shí)的磨損率為：時(shí)的磨損率為：ridAVdhr (4-20)考慮到考慮到V/L=V/d，將它與上式一并代如，將它與上式一并代如(4-19) 式中得：式中得：arharha

47、aLhAArdLAdLArLdAVLLAVR上式將磨損過程的宏觀特性與微觀特性聯(lián)系起來。在此分析的上式將磨損過程的宏觀特性與微觀特性聯(lián)系起來。在此分析的基礎(chǔ)上，克拉蓋爾斯基按照磨損的疲勞理論，在總結(jié)了大量實(shí)基礎(chǔ)上，克拉蓋爾斯基按照磨損的疲勞理論，在總結(jié)了大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，又考慮到諸因素的影響后，推倒出磨損率的驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，又考慮到諸因素的影響后，推倒出磨損率的計(jì)算公式：計(jì)算公式：nKty考慮接觸點(diǎn)載荷不穩(wěn)定以及疲勞因素參數(shù)；考慮接觸點(diǎn)載荷不穩(wěn)定以及疲勞因素參數(shù)；nty彈性接觸時(shí)摩擦疲勞曲線的指數(shù)；彈性接觸時(shí)摩擦疲勞曲線的指數(shù)；n相互覆蓋系數(shù)；相互覆蓋系數(shù)；P名義比壓；名義比壓；n支承曲線

48、參數(shù)；支承曲線參數(shù)； E彈性模量；彈性模量；nm考慮分子作用的摩擦系數(shù)；考慮分子作用的摩擦系數(shù)；n表面粗糙度參數(shù)，表面粗糙度參數(shù)，=Rmax/rb1/；n0摩擦疲勞極限。摩擦疲勞極限。nK接觸區(qū)應(yīng)力狀態(tài)系數(shù)，脆性材料接觸區(qū)應(yīng)力狀態(tài)系數(shù)，脆性材料k=5，塑性材料，塑性材料k=3。yytytyttmtyhkEPKKR01121212212 (-)式中：112212125 . 0KKyt；K10.24.8.2 磨損過程的計(jì)算磨損過程的計(jì)算n二、摩擦副中磨損量的計(jì)算二、摩擦副中磨損量的計(jì)算n機(jī)械零件的磨損可以分為表面磨損和組合磨損。機(jī)械零件的磨損可以分為表面磨損和組合磨損。n表面磨損表面磨損是是指指摩

49、擦表面在法線方向上的尺寸變化摩擦表面在法線方向上的尺寸變化；n組合磨損組合磨損是指是指兩個(gè)相互配合表面由于磨損所造成的相對位兩個(gè)相互配合表面由于磨損所造成的相對位置變化置變化。它改變了兩個(gè)表面配合的性質(zhì)，進(jìn)而影響機(jī)械零。它改變了兩個(gè)表面配合的性質(zhì)，進(jìn)而影響機(jī)械零件的工作性能。件的工作性能。n組合磨損計(jì)算的組合磨損計(jì)算的基本思想基本思想是，先根據(jù)機(jī)械零件的工作性質(zhì)是，先根據(jù)機(jī)械零件的工作性質(zhì)確定配合表面所允許的位置變化量，即組合磨損量，然后確定配合表面所允許的位置變化量，即組合磨損量，然后由組合磨損量計(jì)算表面磨損量和磨損壽命。這種計(jì)算方法由組合磨損量計(jì)算表面磨損量和磨損壽命。這種計(jì)算方法對于機(jī)械

50、設(shè)備和零件的摩擦學(xué)設(shè)計(jì)具有實(shí)際指導(dǎo)意義。對于機(jī)械設(shè)備和零件的摩擦學(xué)設(shè)計(jì)具有實(shí)際指導(dǎo)意義。n組合磨損計(jì)算的具體步驟如下：組合磨損計(jì)算的具體步驟如下：4.8.2 磨損過程的計(jì)算磨損過程的計(jì)算n（一）按實(shí)際工況條件確定摩擦副的磨損曲線和磨損率（一）按實(shí)際工況條件確定摩擦副的磨損曲線和磨損率n通常，磨損計(jì)算只考慮下面兩種情況。如圖通常，磨損計(jì)算只考慮下面兩種情況。如圖4-8所示。對于正常工作所示。對于正常工作的機(jī)械設(shè)備和零件，穩(wěn)定磨損階段所占的時(shí)間最長，因此以穩(wěn)定磨損的機(jī)械設(shè)備和零件，穩(wěn)定磨損階段所占的時(shí)間最長，因此以穩(wěn)定磨損階段的時(shí)間階段的時(shí)間T0作為零件的磨損壽命。在此階段磨損量隨時(shí)間的變化是作為

51、零件的磨損壽命。在此階段磨損量隨時(shí)間的變化是一個(gè)常數(shù)，即：一個(gè)常數(shù)，即：nRtht 常數(shù)常數(shù) （4-22）n式中：式中： Rt 磨損率磨損率(速度速度)；h線性磨損量；線性磨損量；t時(shí)間。時(shí)間。T0磨損量H時(shí)間t圖2磨損過程曲線4.8.2 磨損過程的計(jì)算磨損過程的計(jì)算n（二）磨損率的計(jì)算（二）磨損率的計(jì)算n磨損率主要取決于表面壓力、滑動速度、材料性質(zhì)和工作條磨損率主要取決于表面壓力、滑動速度、材料性質(zhì)和工作條件。根據(jù)疲勞理論線磨損率件。根據(jù)疲勞理論線磨損率Rt與上述因素的關(guān)系式表達(dá)為：與上述因素的關(guān)系式表達(dá)為： nmtVkpR （4-23）式中：式中： P法向載荷；法向載荷； V線速度；線速度； k與材料耐磨性、操作條件有關(guān)的系數(shù)；與材料耐磨性、操作條件有關(guān)的系數(shù)； m和和n分別是壓力和速度影響系數(shù)。分別是壓力和速度影響系數(shù)。 對磨粒磨損來說，對磨粒磨損來說，m1，n1。4.8.2 磨損過程的計(jì)算磨損過程的計(jì)算n（三）確定組合磨損與表面磨損的關(guān)系（三）確定組合磨損與表面磨損的關(guān)系n表面磨損通常是用線磨損量表示，而組合磨損表面磨損通常是用線磨損量表示，而組合磨損是用兩個(gè)配合表面因磨損發(fā)生的相對位置變化是用兩個(gè)配合表面因磨損發(fā)生的相對位置變化來度量。因此，必須根據(jù)機(jī)械零件的幾何結(jié)構(gòu)來度量。因此，必須根據(jù)機(jī)械零件的幾何結(jié)構(gòu)確定兩