機(jī)械設(shè)計課件

1、14-1 摩擦摩擦4-2 磨損磨損4-3 潤滑劑、添加劑和潤滑方法潤滑劑、添加劑和潤滑方法 4-4 流體潤滑原理簡介流體潤滑原理簡介 4-0 概述概述第第4章章 摩擦、磨損及潤滑概述摩擦、磨損及潤滑概述內(nèi)容提要內(nèi)容提要24-0 概 述 摩擦學(xué)摩擦學(xué)-研究相對運動的作用表面間的摩擦、磨損研究相對運動的作用表面間的摩擦、磨損和潤滑，以及三者間相互關(guān)系的理論與應(yīng)用的一門邊和潤滑，以及三者間相互關(guān)系的理論與應(yīng)用的一門邊緣學(xué)科。緣學(xué)科。 摩擦摩擦-相對運動的物體表面間的相互阻礙作用現(xiàn)象；相對運動的物體表面間的相互阻礙作用現(xiàn)象； 磨損磨損-由于摩擦而造成的物體表面材料的損失或轉(zhuǎn)移；由于摩擦而造成的物體表面

2、材料的損失或轉(zhuǎn)移； 潤滑潤滑-減輕摩擦和磨損所應(yīng)采取的措施。減輕摩擦和磨損所應(yīng)采取的措施。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。 機(jī)械產(chǎn)品的易損零件大部分是由于磨損超過限度而機(jī)械產(chǎn)品的易損零件大部分是由于磨損超過限度而報廢和更換的。報廢和更換的。減少摩擦減少摩擦 節(jié)省能源；節(jié)省能源；減少磨損減少磨損 降低設(shè)備維修次數(shù)和費用，節(jié)省制造降低設(shè)備維修次數(shù)和費用，節(jié)省制造零零 件及其所需材料的費用。件及其所需材料的費用。3一一、摩擦的分類與性質(zhì)摩擦的分類與性質(zhì)內(nèi)內(nèi) 摩摩 擦：在物質(zhì)的內(nèi)部發(fā)生的阻礙分子之間相對運擦：在物質(zhì)的內(nèi)部發(fā)生的阻礙分子之間相對運 動的

3、現(xiàn)象。動的現(xiàn)象。外外 摩摩 擦：在相互接觸的兩物體發(fā)生相對滑動或有相擦：在相互接觸的兩物體發(fā)生相對滑動或有相對滑動趨勢時，在接觸表面上產(chǎn)生的阻礙相對滑動的對滑動趨勢時，在接觸表面上產(chǎn)生的阻礙相對滑動的現(xiàn)象?，F(xiàn)象。靜靜 摩摩 擦：僅有相對運動趨勢時的摩擦。擦：僅有相對運動趨勢時的摩擦。動動 摩摩 擦：在相對運動進(jìn)行中的摩擦。擦：在相對運動進(jìn)行中的摩擦。滑動摩擦：物體表面間的運動形式是相對滑動?；瑒幽Σ粒何矬w表面間的運動形式是相對滑動。滾動摩擦：物體表面間的運動形式是相對滾動。滾動摩擦：物體表面間的運動形式是相對滾動。4-1 摩擦摩擦4摩擦的種類及其基本性質(zhì)摩擦的種類及其基本性質(zhì)按運動按運動狀態(tài)分

4、狀態(tài)分靜摩擦靜摩擦動摩擦動摩擦按運動形按運動形式分式分滑動摩擦滑動摩擦滾動摩擦滾動摩擦干摩擦（潤干摩擦（潤滑）滑）流體摩擦（流體摩擦（潤滑）潤滑）邊界摩擦（邊界摩擦（潤滑）潤滑）混合摩擦（混合摩擦（潤滑）潤滑）按潤滑狀態(tài)分按潤滑狀態(tài)分5滑動摩擦又分為干摩擦、邊界摩擦滑動摩擦又分為干摩擦、邊界摩擦(邊界潤滑邊界潤滑)、流體、流體摩擦摩擦(流體潤滑流體潤滑)及混合摩擦及混合摩擦(混合潤滑混合潤滑) : 1. 干摩擦干摩擦 2. 邊界摩擦邊界摩擦v3. 液體摩擦液體摩擦vvvv4.混合摩擦混合摩擦6用膜厚比用膜厚比來大致估計兩滑動表面所處的摩擦來大致估計兩滑動表面所處的摩擦(潤滑潤滑)狀態(tài)，即狀態(tài)，

5、即 當(dāng)膜厚比當(dāng)膜厚比l時，為邊界摩擦?xí)r，為邊界摩擦(潤滑潤滑)狀態(tài)；狀態(tài)；當(dāng)當(dāng)=l3時，為混合摩擦?xí)r，為混合摩擦(潤滑潤滑)狀態(tài)；狀態(tài)；當(dāng)當(dāng)3時，為流體摩擦?xí)r，為流體摩擦(潤滑潤滑)狀態(tài)。狀態(tài)。 212221min)(qqRRh71. 干摩擦干摩擦 兩零件表面直接接觸后，因為微觀局部壓兩零件表面直接接觸后，因為微觀局部壓力高而形成許多冷焊點，運動時被剪切。力高而形成許多冷焊點，運動時被剪切。 不允許出現(xiàn)干摩擦！不允許出現(xiàn)干摩擦！三、三、 滑動摩擦狀態(tài)滑動摩擦狀態(tài) 功耗功耗 磨損磨損 溫度溫度 燒毀零件燒毀零件 v v “ “機(jī)械說機(jī)械說” ” -摩擦原因是表面微凸體的相互阻礙作用；摩擦原因是表

6、面微凸體的相互阻礙作用； “ “分子說分子說” ” -摩擦原因是表面材料分子間的吸力作用；摩擦原因是表面材料分子間的吸力作用； “ “機(jī)械分子說機(jī)械分子說”兩種作用均有。兩種作用均有。8簡單粘附理論于簡單粘附理論于1945年由鮑登年由鮑登(FPBowden)等人等人提出，他們認(rèn)為兩個金屬表面在法向載荷作用下的接提出，他們認(rèn)為兩個金屬表面在法向載荷作用下的接觸面積，并非兩個金屬表面互相覆蓋的公稱接觸面積觸面積，并非兩個金屬表面互相覆蓋的公稱接觸面積(或叫表觀接觸面積或叫表觀接觸面積)A0，而是由一些表面輪廓峰相接，而是由一些表面輪廓峰相接觸所形觸所形 成的接觸斑點的微面積的總和，叫真實接觸成的接

7、觸斑點的微面積的總和，叫真實接觸面積面積Ar(下圖下圖)。由于真實接觸面積很小，因此可以認(rèn)。由于真實接觸面積很小，因此可以認(rèn)為輪廓峰接觸為輪廓峰接觸 區(qū)所受的壓力很高。當(dāng)接觸區(qū)受到高區(qū)所受的壓力很高。當(dāng)接觸區(qū)受到高壓而產(chǎn)生塑性變形后，壓而產(chǎn)生塑性變形后， 這些微小接觸面便發(fā)生粘附這些微小接觸面便發(fā)生粘附現(xiàn)象，形成冷焊結(jié)點。當(dāng)接觸現(xiàn)象，形成冷焊結(jié)點。當(dāng)接觸 面相對滑動時，這些面相對滑動時，這些冷焊結(jié)點就被切開。在干摩擦條件下，可將較硬表面冷焊結(jié)點就被切開。在干摩擦條件下，可將較硬表面堅硬的輪廓峰在較軟表面上犁出堅硬的輪廓峰在較軟表面上犁出犁溝犁溝所需克服的所需克服的阻力忽略不計阻力忽略不計,則摩

8、擦力則摩擦力 9對于理想的彈塑性材料，當(dāng)法向載荷增大時，對于理想的彈塑性材料，當(dāng)法向載荷增大時，真實接觸面積真實接觸面積Ar也隨之增大，應(yīng)力并不升高，也隨之增大，應(yīng)力并不升高，而停留在材料的壓縮屈服極限而停留在材料的壓縮屈服極限Sy。10例如下圖例如下圖a所示為單個輪廓峰接觸區(qū)在高壓作用下產(chǎn)所示為單個輪廓峰接觸區(qū)在高壓作用下產(chǎn)生塑性流動，導(dǎo)致接觸面積增大到恰好能支承法向載生塑性流動，導(dǎo)致接觸面積增大到恰好能支承法向載荷為止的模型。故真實接觸面積荷為止的模型。故真實接觸面積Ar為為11式中式中B、Sy是指相接觸的兩種金屬中較軟者的剪切是指相接觸的兩種金屬中較軟者的剪切強(qiáng)度極限與壓縮屈服極限。由于

9、大多數(shù)金屬的強(qiáng)度極限與壓縮屈服極限。由于大多數(shù)金屬的B/Sy 的比值均較接近，所以其摩擦系數(shù)相差甚小的比值均較接近，所以其摩擦系數(shù)相差甚小但是，這個結(jié)論不完全符合實際。例如處于真空中但是，這個結(jié)論不完全符合實際。例如處于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。這一事實說明真實接觸面積一定的摩擦系數(shù)大得多。這一事實說明真實接觸面積一定比簡單粘附理論所指出的大得多。在簡單粘附理論中，比簡單粘附理論所指出的大得多。在簡單粘附理論中，認(rèn)為真實接觸面積決定于軟金屬的壓縮屈服極限和法認(rèn)為真實接觸面積決定于軟金屬的壓縮屈服極限和法向

10、載荷。向載荷。對于靜態(tài)接觸，這在大體上是正確的。為此，鮑登對于靜態(tài)接觸，這在大體上是正確的。為此，鮑登等人于等人于1964年又提出了一種更切合實際的修正粘附理年又提出了一種更切合實際的修正粘附理論論 12這種理論認(rèn)為，在摩擦情況下，輪廓峰接觸區(qū)除作這種理論認(rèn)為，在摩擦情況下，輪廓峰接觸區(qū)除作用有法向力外用有法向力外,還作用有切向力還作用有切向力,所以接觸區(qū)同時有壓所以接觸區(qū)同時有壓應(yīng)力和切應(yīng)力存在。這時金屬材料的塑性變形取決于應(yīng)力和切應(yīng)力存在。這時金屬材料的塑性變形取決于壓應(yīng)力和切應(yīng)力所組成的復(fù)合應(yīng)力作用，而不僅僅取壓應(yīng)力和切應(yīng)力所組成的復(fù)合應(yīng)力作用，而不僅僅取決于金屬材料的壓縮屈服極限決于金

11、屬材料的壓縮屈服極限Sy。B：單個輪廓峰接觸為壓應(yīng)力：單個輪廓峰接觸為壓應(yīng)力y及切應(yīng)力及切應(yīng)力聯(lián)合作用聯(lián)合作用下，單個輪廓峰的接觸模型，并且假定材料的塑性變下，單個輪廓峰的接觸模型，并且假定材料的塑性變形產(chǎn)生于最大切應(yīng)力達(dá)到某一極限值的情況。若將作形產(chǎn)生于最大切應(yīng)力達(dá)到某一極限值的情況。若將作用在輪廓峰接觸區(qū)的切向力逐漸增大到用在輪廓峰接觸區(qū)的切向力逐漸增大到Ff值，結(jié)點將值，結(jié)點將進(jìn)一步發(fā)生塑性流動，這種流動導(dǎo)致接觸面積增大。進(jìn)一步發(fā)生塑性流動，這種流動導(dǎo)致接觸面積增大。也就是說，在復(fù)合應(yīng)力作用下，接觸區(qū)出現(xiàn)了結(jié)點也就是說，在復(fù)合應(yīng)力作用下，接觸區(qū)出現(xiàn)了結(jié)點增長的現(xiàn)象。結(jié)點增長模型如圖增長的

12、現(xiàn)象。結(jié)點增長模型如圖c所示，其中所示，其中B 為較軟金屬的剪切強(qiáng)度極限。為較軟金屬的剪切強(qiáng)度極限。 13在真空中，潔凈的金屬表面發(fā)生摩擦?xí)r結(jié)點可能大幅度地增在真空中，潔凈的金屬表面發(fā)生摩擦?xí)r結(jié)點可能大幅度地增長長,因此摩擦系數(shù)較高因此摩擦系數(shù)較高, 在空氣中，由于界面上覆蓋有一層氧化在空氣中，由于界面上覆蓋有一層氧化膜或污染膜，這種表面膜通常抗剪能力很弱膜或污染膜，這種表面膜通?？辜裟芰苋?因而摩擦系數(shù)較因而摩擦系數(shù)較低。修正后的粘附理論認(rèn)為：低。修正后的粘附理論認(rèn)為： 當(dāng)兩金屬界面被表面膜分隔開時當(dāng)兩金屬界面被表面膜分隔開時,Bj為表面膜的剪切強(qiáng)度極限；為表面膜的剪切強(qiáng)度極限；當(dāng)剪斷發(fā)生

13、在較軟金屬基體內(nèi)時當(dāng)剪斷發(fā)生在較軟金屬基體內(nèi)時,Bj 為較軟金屬基體的剪切強(qiáng)為較軟金屬基體的剪切強(qiáng)度極限度極限B；若表面膜局部破裂并出現(xiàn)金屬粘附結(jié)點時，；若表面膜局部破裂并出現(xiàn)金屬粘附結(jié)點時，Bj將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。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。這個理論與實際情況比較接近，可以在相當(dāng)大的范圍內(nèi)解釋這個理論與實際情況比較接近，可以在相當(dāng)大的范圍內(nèi)解釋摩擦現(xiàn)象。在工程中，常用金屬材料副的摩擦系數(shù)是指在常摩擦現(xiàn)象。在工程中，常用金屬材料副的摩擦系數(shù)是指在常規(guī)的壓力與速度條件下規(guī)的壓力與速度條件下,通過實驗測定的通過實驗測定的,并可認(rèn)為是一

14、個常數(shù)，并可認(rèn)為是一個常數(shù)，其值可參考有關(guān)資料。其值可參考有關(guān)資料。142 2、邊界、邊界摩擦（摩擦（邊界潤滑邊界潤滑）：）：單分子吸附膜的定向結(jié)構(gòu)單分子吸附膜的定向結(jié)構(gòu)單分子吸附膜的單分子吸附膜的摩擦原理模型摩擦原理模型多層分子吸附膜的摩擦模型多層分子吸附膜的摩擦模型 潤滑油（主要是石油產(chǎn)品）潤滑油（主要是石油產(chǎn)品）中的脂肪酸是一種極性化合物，中的脂肪酸是一種極性化合物，它的極性分子能牢固地吸附在它的極性分子能牢固地吸附在金屬表面上。金屬表面上。極性團(tuán)15運動副表面有一層厚度運動副表面有一層厚度1 m的薄的薄油膜，不足以將兩金屬表面完全分油膜，不足以將兩金屬表面完全分開，其表面部分微觀高峰部

15、分仍將開，其表面部分微觀高峰部分仍將相互搓削。相互搓削。比干摩擦的磨損輕比干摩擦的磨損輕，f 0.1 0.3v16潤滑劑中的極性分子與金屬表面相互吸引，牢固地吸潤滑劑中的極性分子與金屬表面相互吸引，牢固地吸附在金屬表面上形成為附在金屬表面上形成為物理吸附膜物理吸附膜。 潤滑油靠物理吸附形成邊界膜的能力，稱為潤滑油靠物理吸附形成邊界膜的能力，稱為油性油性。 潤滑劑中的分子靠化學(xué)鍵力作用而吸附在金屬表面上形潤滑劑中的分子靠化學(xué)鍵力作用而吸附在金屬表面上形成的吸附膜，稱為成的吸附膜，稱為化學(xué)吸附膜?；瘜W(xué)吸附膜。 吸附膜吸附膜反應(yīng)膜反應(yīng)膜邊界膜分為：邊界膜分為：物理吸附膜物理吸附膜化學(xué)吸附膜化學(xué)吸附膜

16、在潤滑劑中添加入硫、磷、氯等元素，它們與表面金在潤滑劑中添加入硫、磷、氯等元素，它們與表面金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成的邊界膜，稱為屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成的邊界膜，稱為反應(yīng)膜反應(yīng)膜。 邊界摩擦靠邊界膜起潤滑作用，邊界膜的類型如下：邊界摩擦靠邊界膜起潤滑作用，邊界膜的類型如下： 注：溫度對邊界膜的影響很大。溫度越高，邊界膜越容易破壞。注：溫度對邊界膜的影響很大。溫度越高，邊界膜越容易破壞。17184. 混合摩擦混合摩擦 v混合摩擦是指摩擦表面間處于邊界摩混合摩擦是指摩擦表面間處于邊界摩擦和流體摩擦的混合狀態(tài)?；旌夏Σ敛梁土黧w摩擦的混合狀態(tài)?；旌夏Σ聊苡行Ы档湍Σ磷枇Γ淠Σ料禂?shù)比能有效降低摩擦阻力，其摩擦系

17、數(shù)比邊界摩擦?xí)r要小得多。邊界摩擦?xí)r要小得多。 f n/p o邊界摩擦邊界摩擦混合摩擦混合摩擦液體摩擦液體摩擦摩擦特性曲線摩擦特性曲線稱無量綱參數(shù)稱無量綱參數(shù)n/p為軸承為軸承特性特性數(shù)數(shù)。 -動力粘度，p-壓強(qiáng) ，n-每秒轉(zhuǎn)數(shù) 邊界摩擦和混合摩擦在邊界摩擦和混合摩擦在工程實際中很難區(qū)分，常統(tǒng)工程實際中很難區(qū)分，常統(tǒng)稱為稱為不完全液體摩擦。不完全液體摩擦。摩擦學(xué)研究的最新進(jìn)展：摩擦學(xué)研究的最新進(jìn)展：微納米摩擦學(xué)理論微納米摩擦學(xué)理論可實現(xiàn)：可實現(xiàn)： f 0.001 -超潤滑摩擦狀態(tài)。超潤滑摩擦狀態(tài)。v v v1920磨損磨損由于摩擦而導(dǎo)致零件表面材料的逐漸喪失由于摩擦而導(dǎo)致零件表面材料的逐漸喪失或

18、遷移?；蜻w移。4-2 磨損磨損后果后果降低機(jī)器的效率和可靠性，甚至促使機(jī)器降低機(jī)器的效率和可靠性，甚至促使機(jī)器提前報廢。提前報廢。21新摩擦表面的微觀形貌2223磨粒磨損磨粒磨損 二、磨損的分類二、磨損的分類 疲勞磨損疲勞磨損 粘附磨損粘附磨損 沖蝕磨損沖蝕磨損 腐蝕磨損腐蝕磨損 微動磨損微動磨損 磨損磨損類型類型 按磨損機(jī)理分按磨損機(jī)理分 按磨損表面按磨損表面外觀可分為外觀可分為 點蝕磨損點蝕磨損 膠合磨損膠合磨損 擦傷磨損擦傷磨損 24 三、磨損的機(jī)理三、磨損的機(jī)理 磨粒磨損磨粒磨損 疲勞磨損疲勞磨損 粘附磨損粘附磨損 沖蝕磨損沖蝕磨損 腐蝕磨損腐蝕磨損 微動磨損微動磨損 磨損類型：磨損類

19、型： 磨粒磨損磨粒磨損也簡稱磨損，也簡稱磨損，外部進(jìn)入摩擦面間的游離硬顆外部進(jìn)入摩擦面間的游離硬顆 粒（如空氣中的塵土或磨損造成的金屬微粒）或硬的輪粒（如空氣中的塵土或磨損造成的金屬微粒）或硬的輪廓峰尖在軟材料表面上犁刨出很多溝紋時被移去的材料，廓峰尖在軟材料表面上犁刨出很多溝紋時被移去的材料，一部分流動到溝紋兩旁，一部分則形成一連串的碎片脫一部分流動到溝紋兩旁，一部分則形成一連串的碎片脫落下來成為新的游離顆粒，這樣的微切削過程就叫磨粒落下來成為新的游離顆粒，這樣的微切削過程就叫磨粒磨損。磨損。25 三、磨損的機(jī)理三、磨損的機(jī)理 磨粒磨損磨粒磨損 疲勞磨損疲勞磨損 粘附磨損粘附磨損 沖蝕磨損沖

20、蝕磨損 腐蝕磨損腐蝕磨損 微動磨損微動磨損 磨損類型：磨損類型： 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，當(dāng)摩擦表面的輪廓峰在相互作用的各點處由于瞬時的溫升和壓力發(fā)生用的各點處由于瞬時的溫升和壓力發(fā)生“冷焊冷焊”后，在后，在相對運動時，材料從一個表面遷移到另一個表面，便形相對運動時，材料從一個表面遷移到另一個表面，便形成粘附磨損。成粘附磨損。嚴(yán)重的粘附磨損會造成運動副咬死。嚴(yán)重的粘附磨損會造成運動副咬死。這種這種磨損是金屬摩擦副之間最普遍的一種磨損是金屬摩擦副之間最普遍的一種磨損形式。磨損形式。26 三、磨損的機(jī)理三、磨損的機(jī)理 磨粒磨損磨粒磨損 疲勞磨損疲勞磨損 粘附磨

21、損粘附磨損 沖蝕磨損沖蝕磨損 腐蝕磨損腐蝕磨損 微動磨損微動磨損 磨損類型：磨損類型： 疲勞磨損疲勞磨損也稱點蝕，是由于摩擦表面材料微體積在也稱點蝕，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機(jī)械磨損。起的機(jī)械磨損。點蝕過程：點蝕過程： 產(chǎn)生初始疲勞裂紋產(chǎn)生初始疲勞裂紋擴(kuò)展擴(kuò)展 微粒脫落，形微粒脫落，形 成點蝕坑。成點蝕坑。 27 三、磨損的機(jī)理三、磨損的機(jī)理 磨粒磨損磨粒磨損 疲勞磨損疲勞磨損 粘附磨損粘附磨損 沖蝕磨損沖蝕磨損 腐蝕磨損腐蝕磨損 微動磨損微動磨損 磨損類型：磨損類型： 流體磨粒磨損：流體磨粒

22、磨損：流動的液體或氣流動的液體或氣體中所夾帶的硬質(zhì)物體或硬質(zhì)體中所夾帶的硬質(zhì)物體或硬質(zhì)顆粒沖擊零件表面所引起的機(jī)顆粒沖擊零件表面所引起的機(jī)械磨損。利用高壓空氣輸送型械磨損。利用高壓空氣輸送型砂或高壓水輸送碎石時，砂或高壓水輸送碎石時， 管道管道內(nèi)壁所產(chǎn)生的機(jī)械磨損是實例內(nèi)壁所產(chǎn)生的機(jī)械磨損是實例之一。之一。流體侵蝕磨損是指由液流或氣流的沖蝕作用引起的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，由于燃?xì)鉁u輪機(jī)的葉片、火箭機(jī)械磨損。近年來，由于燃?xì)鉁u輪機(jī)的葉片、火箭發(fā)動機(jī)的尾噴管這樣一些部位的破壞，才引起人們發(fā)動機(jī)的尾噴管這樣一些部位的破壞，才引起人們對這種磨損形式的特別注意。對

23、這種磨損形式的特別注意。2829 三、磨損的機(jī)理三、磨損的機(jī)理 磨粒磨損磨粒磨損 疲勞磨損疲勞磨損 粘附磨損粘附磨損 沖蝕磨損沖蝕磨損 腐蝕磨損腐蝕磨損 微動磨損微動磨損 磨損類型：磨損類型： 腐蝕磨損腐蝕磨損當(dāng)摩擦表面材料與環(huán)境的化學(xué)或電化學(xué)作當(dāng)摩擦表面材料與環(huán)境的化學(xué)或電化學(xué)作用下引起腐蝕，在摩擦副相對運動時所產(chǎn)的磨損即為用下引起腐蝕，在摩擦副相對運動時所產(chǎn)的磨損即為腐蝕磨損。如氧化磨損。腐蝕磨損。如氧化磨損。30 三、磨損的機(jī)理三、磨損的機(jī)理 磨粒磨損磨粒磨損 疲勞磨損疲勞磨損 粘附磨損粘附磨損 沖蝕磨損沖蝕磨損 腐蝕磨損腐蝕磨損 微動磨損微動磨損 磨損類型：磨損類型： 微動磨損微動磨損

24、是指摩擦副在微幅運動時，由上述各磨損是指摩擦副在微幅運動時，由上述各磨損機(jī)理共同形成的復(fù)合磨損。微幅運動可理解為不足以使機(jī)理共同形成的復(fù)合磨損。微幅運動可理解為不足以使磨粒脫離摩擦副的相對運動。磨粒脫離摩擦副的相對運動。 應(yīng)用實例應(yīng)用實例：軸與孔的過盈配合面、滾動軸承套圈的配合面、：軸與孔的過盈配合面、滾動軸承套圈的配合面、旋合螺紋的工作面、鉚釘?shù)墓ぷ髅娴?。旋合螺紋的工作面、鉚釘?shù)墓ぷ髅娴取?1 微動作用不僅要損壞配合表面的品微動作用不僅要損壞配合表面的品質(zhì)，而且要導(dǎo)致疲勞裂紋的萌生，質(zhì)，而且要導(dǎo)致疲勞裂紋的萌生，從而急劇的降低零件的疲勞強(qiáng)度從而急劇的降低零件的疲勞強(qiáng)度32一、一、 潤滑劑潤滑

25、劑 作用：作用：降低摩擦、減少磨損、冷卻、緩沖、吸振、防銹等。降低摩擦、減少磨損、冷卻、緩沖、吸振、防銹等。分類分類液體液體潤滑劑潤滑劑-潤滑油潤滑油半固體半固體潤滑劑潤滑劑-潤滑脂潤滑脂固體固體潤滑劑潤滑劑（一）（一） 潤滑油潤滑油 礦物油來源充足、成本低廉、穩(wěn)定性好、因而應(yīng)用最廣。礦物油來源充足、成本低廉、穩(wěn)定性好、因而應(yīng)用最廣。種類：種類：氣體氣體潤滑劑潤滑劑-空氣空氣有機(jī)油有機(jī)油-動、植物油動、植物油礦物油礦物油-石油產(chǎn)品石油產(chǎn)品 化學(xué)合成油化學(xué)合成油 4-3 潤滑劑、添加劑和潤滑方法潤滑劑、添加劑和潤滑方法 33綠色潤滑油綠色潤滑油(環(huán)境友好潤滑油）的特點：低環(huán)境友好潤滑油）的特點：

26、低毒性和可生物降解性能；優(yōu)良的氧化穩(wěn)定毒性和可生物降解性能；優(yōu)良的氧化穩(wěn)定性和低溫性能；成本較低；原材料可回收性和低溫性能；成本較低；原材料可回收利用；良好的使用性能和換油周期符合；利用；良好的使用性能和換油周期符合；環(huán)境評價要求等。環(huán)境評價要求等?？缮锝到庑跃褪且晕⑸飦韺崿F(xiàn)生化氧可生物降解性就是以微生物來實現(xiàn)生化氧化?；?。 34A液體層與層之間摩擦切應(yīng)力：液體層與層之間摩擦切應(yīng)力：=-dudy-流體中任意點處的切應(yīng)力與該處的速度梯度成正比。流體中任意點處的切應(yīng)力與該處的速度梯度成正比。-液體的液體的動力粘度，動力粘度，簡稱簡稱粘度粘度量綱：量綱：力力時間時間/ /長度長度2單位：單位：

27、N s /m/m2 (Pa ss) 稱為泊稱為泊 ?；蚶宀矗夯蚶宀矗?P=1 dyn s /cm/cm2 實驗結(jié)果：實驗結(jié)果： oxyydyduB1、粘度、粘度-重要指標(biāo)，重要指標(biāo)，粘度值越高，油越稠，反之越稀。粘度值越高，油越稠，反之越稀。 粘度的種類粘度的種類動力粘度動力粘度運動粘度運動粘度條件粘度條件粘度1) 動力粘度動力粘度- 牛頓粘性定律（牛頓粘性定律（1687年）年） 1泊泊=100厘泊厘泊35工程中常用工程中常用運動粘度：運動粘度： = 單位：單位： m m2 / / s 稱為斯稱為斯St：cmcm2 / /s 或厘斯或厘斯cSt：1St=100 cSt1St=100 cSt2)

28、 運動粘度運動粘度 （40 的粘度的中心值為潤滑油的牌號）的粘度的中心值為潤滑油的牌號）表表4-1 常用潤滑油的主要性質(zhì)常用潤滑油的主要性質(zhì)名名 稱稱全損耗全損耗系統(tǒng)用油系統(tǒng)用油GB443-89汽輪機(jī)油汽輪機(jī)油GB11120-89代代 號號40 的粘度的粘度mm2/sL- -AN7 6.127.48 - -10 110凝點凝點 C閃點閃點(開式開式) C用于高速底負(fù)荷機(jī)械、用于高速底負(fù)荷機(jī)械、精密機(jī)床、紡織紗錠的精密機(jī)床、紡織紗錠的潤滑和冷卻。潤滑和冷卻。普通機(jī)床的液壓油。普通機(jī)床的液壓油。用于一般滑動軸承、用于一般滑動軸承、齒輪、蝸輪的潤滑齒輪、蝸輪的潤滑用于重型機(jī)床導(dǎo)軌、用于重型機(jī)床導(dǎo)軌、

29、礦山機(jī)械的潤滑。礦山機(jī)械的潤滑。用于汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等用于汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等高速高負(fù)荷軸承和各種高速高負(fù)荷軸承和各種小型液體潤滑軸承小型液體潤滑軸承L-AN100 90110 0 210L- -AN10 9.011.0 - -10 125L- -AN15 13.516.5 - -10 165L- -AN32 28.832.2 - -10 170L- -AN46 41.450.6 - -10 180L- -AN68 61.274.8 - -10 190L-TSA32 28.835.2- -7 180L-TSA46 41.450.6主要用途主要用途363) 條件粘度條件粘度 指在一定條件下，利用某種規(guī)

30、格的指在一定條件下，利用某種規(guī)格的粘度計，通過測粘度計，通過測定潤滑油穿過規(guī)定孔道的時間來進(jìn)行度量的粘度。定潤滑油穿過規(guī)定孔道的時間來進(jìn)行度量的粘度。常用的有：常用的有： 恩氏度（恩氏度（ Et） -中國慣用中國慣用 賽氏通用秒（賽氏通用秒（SUS）-美國慣用美國慣用 雷氏秒雷氏秒 -英國慣用英國慣用 運動粘度與條件粘度之間的換算關(guān)系：運動粘度與條件粘度之間的換算關(guān)系： cStEEVEtttt64. 80 . 82 . 335. 1時，當(dāng)cStEEVEtttt0 . 46 . 72 . 3 時，當(dāng)cStEVEttt14. 72 .16 時，當(dāng)372、潤滑油的特性、潤滑油的特性 1）粘度：粘）粘

31、度：粘-溫相關(guān)性溫相關(guān)性 溫度溫度 t 壓力壓力p 但但p 350 才開始氧化，才開始氧化， 可在水中工作。可在水中工作。-摩擦系數(shù)低，使用溫度范圍廣摩擦系數(shù)低，使用溫度范圍廣 (- -60300 )，但遇水性能下降。，但遇水性能下降。-摩擦系數(shù)低，只有石墨的一半。摩擦系數(shù)低，只有石墨的一半。使用方式：使用方式：1.1.調(diào)和在潤滑油中；調(diào)和在潤滑油中；2.2.涂覆、燒結(jié)在摩擦表面形成覆蓋膜；涂覆、燒結(jié)在摩擦表面形成覆蓋膜；3.3.混入金屬或塑料粉末中燒結(jié)成型?；烊虢饘倩蛩芰戏勰┲袩Y(jié)成型。其應(yīng)用日漸廣泛45油性添加劑油性添加劑 種類種類添加劑添加劑-為了改善潤滑劑品質(zhì)和性能而添加的物質(zhì)。為了改

32、善潤滑劑品質(zhì)和性能而添加的物質(zhì)。二、添加劑二、添加劑 非極壓油非極壓油軟化溫度軟化溫度t/t/ 摩擦系數(shù)摩擦系數(shù) f含脂肪酸和極壓添加劑的油含脂肪酸和極壓添加劑的油含脂肪含脂肪酸的油酸的油含極壓添含極壓添加劑的油加劑的油作用作用-提高油性、極壓性、延長使用壽命、改善物理提高油性、極壓性、延長使用壽命、改善物理性能。性能。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46潤滑油潤滑在工程中的應(yīng)用最普遍，其供油方式有：潤滑油潤滑在工程中的應(yīng)用最普遍，其供油方式有：三、潤滑方法三、潤滑方法潤滑方式潤滑方式 人工給油；人工給油； 油杯滴油；

33、油杯滴油；浸油潤滑、飛濺給油；浸油潤滑、飛濺給油；用油泵強(qiáng)制潤滑和冷卻。用油泵強(qiáng)制潤滑和冷卻。低速傳動低速傳動高速傳動高速傳動甩油環(huán)甩油環(huán)壓力循環(huán)潤滑壓力循環(huán)潤滑 油泵油泵冷冷卻卻器器滴油潤滑滴油潤滑 浸油潤滑浸油潤滑 油環(huán)潤滑油環(huán)潤滑 47針閥針閥式油式油杯杯旋蓋式油杯旋蓋式油杯 脂用壓注式油杯壓注式油杯彈簧蓋油杯彈簧蓋油杯四、潤滑裝置四、潤滑裝置 1. 油杯油杯 482. 油環(huán)潤滑油環(huán)潤滑 3. 飛濺潤滑飛濺潤滑4. 壓力循環(huán)潤滑壓力循環(huán)潤滑49一、流體動力潤滑一、流體動力潤滑 FFFF v F4-4 4-4 流體潤滑原理簡介流體潤滑原理簡介 流體動力潤滑是指兩個作相對運動物體的摩擦表面，

34、借助于相對流體動力潤滑是指兩個作相對運動物體的摩擦表面，借助于相對速度而產(chǎn)生的粘性流體膜將兩摩擦表面速度而產(chǎn)生的粘性流體膜將兩摩擦表面完全隔開完全隔開，由流體膜產(chǎn)生的，由流體膜產(chǎn)生的壓力來平衡外載荷。壓力來平衡外載荷。動壓油膜動壓油膜-因運動而產(chǎn)生的壓力油膜。 v vvh1aah2ccvv兩平形板之間不能形成壓力油膜！兩平形板之間不能形成壓力油膜！ Fpmax50F形成動壓油膜的必要條件：形成動壓油膜的必要條件：1.兩工件之間的間隙必須有兩工件之間的間隙必須有楔形間隙楔形間隙；2.兩工件表面之間必須兩工件表面之間必須連續(xù)充滿連續(xù)充滿潤滑油或其它液體；潤滑油或其它液體；3.兩工件表面必須有兩工件

35、表面必須有相對滑動速度相對滑動速度。其。其運動方向運動方向必必 須保證潤滑油從大截面流進(jìn)，從小截面出來。須保證潤滑油從大截面流進(jìn)，從小截面出來。 Fy =F Fx 0 Fy =F Fx = 0應(yīng)用實例應(yīng)用實例-向心滑動軸承動壓油膜的形成過程：向心滑動軸承動壓油膜的形成過程：靜止靜止 爬升爬升 將軸起抬將軸起抬質(zhì)心質(zhì)心左移左移穩(wěn)定運轉(zhuǎn)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)e -偏心距偏心距e51二、彈性流體動力潤滑二、彈性流體動力潤滑 彈性流體動力潤滑理論彈性流體動力潤滑理論-研究在點、線接觸條件下，研究在點、線接觸條件下，兩彈性物體間的流體動力潤滑膜的力學(xué)性質(zhì)。兩彈性物體間的流體動力潤滑膜的力學(xué)性質(zhì)。求解油膜求解油膜壓力分

36、布壓力分布、潤滑膜、潤滑膜厚度分布厚度分布等問題等問題 在油膜壓力下，摩擦表面的變形的彈性方程；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；表述潤滑劑粘度與壓力間關(guān)系的粘壓方程；流體動力潤滑的主要方程。流體動力潤滑的主要方程。流體動力潤滑理論的前提：流體動力潤滑理論的前提：-適應(yīng)于低副中兩零件之間的潤滑問題，適應(yīng)于低副中兩零件之間的潤滑問題， 潤滑劑粘度不隨壓力變化；潤滑劑粘度不隨壓力變化；零件摩擦表面為剛體；零件摩擦表面為剛體；52 依靠依靠潤滑劑的粘附作用，兩圓柱體相互滾動時將潤滑劑的粘附作用，兩圓柱體相互滾動時將潤滑劑帶入間隙。由于接觸壓力較高使接觸面發(fā)

37、生局潤滑劑帶入間隙。由于接觸壓力較高使接觸面發(fā)生局部變形，接觸面積增大，并形成了一個平行縫隙，在部變形，接觸面積增大，并形成了一個平行縫隙，在出油口處的接觸面邊緣出現(xiàn)了使間隙變小的突出部分，出油口處的接觸面邊緣出現(xiàn)了使間隙變小的突出部分，稱為縮頸現(xiàn)象，此處形成了最小油膜厚度，出現(xiàn)了第稱為縮頸現(xiàn)象，此處形成了最小油膜厚度，出現(xiàn)了第二個峰值壓力。二個峰值壓力。V2FV1V1V2F赫茲接觸區(qū)赫茲接觸區(qū)V1V2FV1V2F赫茲接觸區(qū)赫茲接觸區(qū)hminh0第二個峰值壓力第二個峰值壓力 干摩擦接觸干摩擦接觸彈性流體動力潤滑的機(jī)理：彈性流體動力潤滑的機(jī)理：53節(jié)節(jié)流流器器節(jié)流器節(jié)流器D工作原理：工作原理：依靠供依靠供油裝置，將高壓油油裝置，將高壓油壓入軸承間隙中，壓入軸承間隙中