摩擦磨損及潤滑概述

1、第二章 摩擦、磨損及潤滑概述一、教學(xué)目標(biāo)(一）能力目標(biāo)1.會分析摩擦副類型，會選擇潤滑方式及潤滑劑類型2.會選擇密封方式(二)知識目標(biāo)1.掌握摩擦副分類及基本性質(zhì)、磨損過程及潤滑的類型及潤滑劑類型2.掌握密封方式的選擇二、教學(xué)內(nèi)容1.摩擦與磨損2.潤滑3.密封方法及裝置三、教學(xué)的重點(diǎn)與難點(diǎn)(一）重點(diǎn)1.潤滑方式及潤滑劑類型的選擇。2.密封方法的確定。(二)難點(diǎn)密封方法的確定。四、教學(xué)方法與手段應(yīng)用工程實(shí)例講解，總結(jié)歸納式教學(xué)。2.1 摩擦與磨損隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對摩擦、磨損的研究已經(jīng)形成一門新的學(xué)科領(lǐng)域摩擦學(xué)。為了節(jié)約能源、提高效率及延長機(jī)械零件的壽命，潤滑是必不可少的。摩擦：兩接觸的物

2、體在接觸表面間相對運(yùn)動(dòng)或有相對運(yùn)動(dòng)趨勢時(shí)產(chǎn)生阻礙其發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象叫摩擦磨損：由于摩擦引起的摩擦能耗和導(dǎo)致表面材料的不斷損耗或轉(zhuǎn)移，即形成磨損。使零件的表面形狀與尺寸遭到緩慢而連續(xù)破壞精度、可靠性效率直至破壞。潤滑：減少摩擦、降低磨損的一種有效手段。 摩擦及其分類按運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，摩擦分靜摩擦和動(dòng)摩擦 。根據(jù)摩擦面間存在潤滑劑的狀況，摩擦分干摩擦、邊界摩擦、液體摩擦、混合摩擦。 (如圖所示)。1、干摩擦兩摩擦表面直接接觸，不加入任何潤滑劑的摩擦。干摩擦狀態(tài)產(chǎn)生較大的摩擦功耗及嚴(yán)重的磨損，因此應(yīng)嚴(yán)禁出現(xiàn)這種摩擦。2、液體摩擦摩擦表面間的潤滑膜厚度大到足以將兩個(gè)表面的輪廓完全隔開時(shí)，即形成了全液體摩擦

3、，是理想摩擦狀態(tài)。3、邊界摩擦兩摩擦表面被吸附在表面的邊界膜隔開，使其處于干摩擦和液體摩擦之間的狀態(tài)。邊界膜起潤滑作用。4、混合摩擦處于干摩擦、液體摩擦與邊界摩擦的混合狀態(tài)。 磨損及其過程磨損是摩擦的直接結(jié)果，使材料損耗，工作精度，可靠性。典型的磨損過程：1、磨合磨損過程：形成一個(gè)穩(wěn)定的表面粗糙度，且在以后過程中，此粗糙度不會繼續(xù)改變，所占時(shí)間比率較小。2、穩(wěn)定磨損階段：經(jīng)磨合的摩擦表面加工硬化，形成了穩(wěn)定的表面粗糙度，摩擦條件保持相對穩(wěn)定，磨損較緩習(xí)該段時(shí)間長短反映零件的壽命。3、急劇磨損階段：經(jīng)穩(wěn)定磨損后，零件表面破壞，運(yùn)動(dòng)副間隙增大動(dòng)載、振動(dòng)潤滑狀態(tài)改變溫升使磨損速度急劇上升直至零件失效

4、注意：實(shí)際機(jī)械零件在使用過程中，這三個(gè)過程無明顯界限。若不經(jīng)跑合，壓力過大，v過高或潤滑不良等，則經(jīng)跑合直接進(jìn)入劇烈磨損階段。 磨損分類按照磨損的機(jī)理以及零件表面磨損狀態(tài)的不同，一般工況下把磨損分為磨粒磨損、粘著磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損等。1、磨粒磨損由于摩擦表面上的硬質(zhì)突出物或從外部進(jìn)入摩擦表面的硬質(zhì)顆粒，對摩擦表面起到切削或刮擦作用，從而引起表層材料脫落的現(xiàn)象，稱為磨粒磨損。這種磨損是最常見的一種磨損形式，應(yīng)設(shè)法減輕這種磨損。為減輕磨粒磨損，除注童滿足潤滑條件外，還應(yīng)合理地選擇摩擦副的材料，降低表面粗糙度值以及加裝防護(hù)密封裝置等。2、粘著磨損當(dāng)摩擦副受到較大正壓力作用時(shí)，由于表面不平，其頂

5、峰接觸點(diǎn)受到高壓力作用而產(chǎn)生彈、塑性變形，附在摩擦表面的吸附膜破裂、溫升后使金屑的頂峰塑性面牢固地粘著并熔焊在一起，形成冷焊結(jié)點(diǎn)。在兩摩擦表面相對滑動(dòng)時(shí)，材料便從一個(gè)表面轉(zhuǎn)移到另一個(gè)表面，成為表面凸起，促使摩擦表面進(jìn)一步磨損。這種由于粘著作用引起的磨損，稱為粘著磨損。粘著磨損按程度不同可分為五級：輕微磨損、涂抹、擦傷、撕脫、咬死。如氣缸套與活塞環(huán)、曲軸與軸瓦、輪齒嚙合表面等，皆可能出現(xiàn)不同粘著程度的磨損。涂抹、擦傷、撕脫又稱為膠合，往往發(fā)生于高速、重載的場合。合理地選擇配對材料(如選擇異種金屬)，采用表面處理(如表面熱處理、噴鍍、化學(xué)處理等)，限制摩擦表面的溫度，控制壓強(qiáng)及采用含有油性極壓添加

6、劑的潤滑劑等，都可減輕粘著磨損。3、疲勞磨損(點(diǎn)蝕)兩摩擦表面為點(diǎn)或線接觸時(shí)，由于局部的彈性變形形成了小的接觸區(qū)。這些小的接觸區(qū)形成的摩擦副如果受變化接觸應(yīng)力的作用，則在其反復(fù)作用下，表層將產(chǎn)生裂紋。隨著裂紋的擴(kuò)展與相互連接表層金屬脫落，形成許多月牙形的淺坑這種現(xiàn)象稱為疲勞磨損，也稱點(diǎn)蝕。合理地選擇材料及材料的硬度(硬度高則抗疲勞磨損能力強(qiáng))，選擇粘度高的潤滑油，加入極壓添加劑及減小摩擦面的粗糙度值等，可以提高抗疲勞磨損的能力。4、腐蝕磨損在摩擦過程中，摩擦面與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生物質(zhì)損失的現(xiàn)象，稱為腐蝕磨損。腐蝕磨損可分為氧化磨損、特殊介質(zhì)腐蝕磨損、氣蝕磨損等。腐蝕也可以在沒有

7、摩擦的條件下形成，這種情況常發(fā)生于鋼鐵類零件，如化工管道、泵類零件、柴油機(jī)缸套等。應(yīng)該指出的是，實(shí)際上大多數(shù)磨損是以上述四種磨損形式的復(fù)合形式出現(xiàn)的。2.2 潤滑在摩擦副間加入潤滑劑，以降低摩擦、減輕磨損，這種措施稱為潤滑。潤滑的主要作用是：（1）減小摩擦系數(shù)，提高機(jī)械效率；（1）減輕磨損，延長機(jī)械的使用壽命。同時(shí)潤滑還可起到冷卻、防塵以及吸振等作用。 潤滑劑及主要性能潤滑劑分液體、單固體、固體和氣體潤滑劑等。常用的潤滑劑有潤滑油和潤滑脂。1、潤滑油 潤滑油是目前使用最多的潤滑劑，主要有礦物油、合成油、動(dòng)植物油等，其中應(yīng)用最廣的為礦物油。潤滑油最重要的一項(xiàng)物理性能指標(biāo)為粘度，它是選擇潤滑油的主

8、要依據(jù)。粘度的大小表示了液體流動(dòng)時(shí)其內(nèi)摩擦阻力的大小，粘度愈大，內(nèi)摩擦阻力就愈大，液體的流動(dòng)性就愈差。粘度可用動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度、條件粘度(恩氏粘度)等表示。（1）動(dòng)力粘度長、寬、高各為1m的液體，如果使上、下平面發(fā)生1m/s的相對滑動(dòng)速度，所需施加的力F為1N時(shí)，該液體的粘度為1N·s/m2或1Pa·s（帕·s）（國際單位制）1dyn·s/cm21P（泊），稱為CP（厘泊）1Pa·s=10P=1000CP（2）運(yùn)動(dòng)粘度v：動(dòng)力粘度與同溫度下該液體的密度的比值。 (m2/s) 物理單位：cm2/s，1St（斯），（厘斯）換算關(guān)系：1m2/s=1

9、04St=106Cst，1cSt=1mm2/s潤滑油的牌號即是以運(yùn)動(dòng)粘度以厘斯為單位的平均值為其牌號（3）條件粘度（相對粘度）：恩氏粘度°Et我國采用恩氏粘度作為相對粘度單位，即把200cm3試油在規(guī)定溫度下（一般為20，50，100），流過恩氏粘度計(jì)的小孔所需的時(shí)間（S）與同體積蒸餾水在20時(shí)流過同一小孔所需時(shí)間（S）的比值，以符號°Et表示。其中下標(biāo)t表示測定時(shí)的溫度。運(yùn)動(dòng)粘度與條件粘度的換算關(guān)系為：常用潤滑油性能和應(yīng)用見表21。2、潤滑脂潤滑脂是在潤滑油中加人稠化劑(如鈣，鈉。鋰等金屬皂基)而形成的脂狀潤滑劑，又稱黃油或干油。按皂基不同分為鈣基潤滑脂、鈉基潤滑脂、鋰基

10、潤滑脂，此外，還有復(fù)合基潤滑脂及特種潤滑脂。潤滑脂的主要性能指標(biāo)：（1）針入度表示潤滑脂稀周度的指標(biāo)，是潤滑脂的一項(xiàng)主要指標(biāo)，潤滑脂牌號即為其針入度的等級，牌號越小，針入度等級越高。（2）滴點(diǎn)反映潤滑脂的耐高溫性能，潤滑脂的工作溫度應(yīng)低于滴點(diǎn)2030。（3）安全性反映潤滑脂在貯存和使用過程中維持潤滑性能的能力，包括抗水性，抗氧化性和機(jī)械安定性。常用潤滑脂的牌號、性能及應(yīng)用見表2-2。3、固體潤滑劑用固體粉末代替潤滑油膜，稱為固體潤滑劑。常用的固體潤滑劑有石墨、二硫化鉬、氮化硼、蠟、聚氟乙烯、酚醛樹脂、金屬及金屬化合物等。一般用于不適合用油脂潤滑的情況4、氣體潤滑劑包括空氣、氫氣、氦氣、水蒸汽及

11、液體金屬蒸汽。5、潤滑劑的選擇潤滑劑的選擇原則：在低速、重載、高溫和間隙大的情況下，應(yīng)選用粘度較大的潤滑油；高速、輕載、低溫和間隙小的情況下應(yīng)選用粘度較小的潤滑油。潤滑脂主要用于速度低、載荷大，不需經(jīng)常加油、使用要求不高或灰塵較多的場合。氣體、固體潤滑劑主要用于高溫、高壓、防止污染等一般潤滑劑不能適用的場合。 潤滑方法和潤滑裝置機(jī)器的潤滑方法有分散潤滑和集中潤滑。1、油潤滑裝置包括手工給油潤滑裝置、滴油潤滑裝置、油浴潤滑裝置、飛濺潤滑裝置、油繩、油墊潤滑裝置、油環(huán)、油鏈潤滑裝置、噴油潤滑裝置、油霧潤滑裝置。2、脂潤滑裝置包括手工潤滑裝置、滴下潤滑裝置、集中潤滑裝置。3、固體潤滑裝置4、氣體潤滑裝置2.3密封方法及裝置在機(jī)器設(shè)備中，為了阻止?jié)櫥瑒┬孤┘胺乐够覊m、水分進(jìn)入潤滑部位，必須采用相應(yīng)密封裝置，以保證持續(xù)、清潔的潤滑，使機(jī)器正常工作，并減少對環(huán)境的污染，提高機(jī)器的工作效率，降低生產(chǎn)成本。 密封裝置的分類根據(jù)密封處的零件之間是否有相對運(yùn)動(dòng)，密封可以分為靜密封和動(dòng)密封，動(dòng)密封又可以分為接觸式密封和非接觸式密封。 常用密封裝置1、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)密封裝置（1）密封圈密封裝置包括O形密封圈、J形、U形密封圈、氈圈密封圈。（2）端面密封裝置（3）曲路密封裝置（4）隙縫密封裝置2、移動(dòng)運(yùn)動(dòng)密封裝置（1）O形密封圈（2）V形密封圈（3）Y形和U形密封圈（4）L形