機械設(shè)計基礎(chǔ)第二章摩擦磨損潤滑

1、12本章內(nèi)容本章內(nèi)容3第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 機械的運轉(zhuǎn)必然產(chǎn)生零、部件的相對運動，有相機械的運轉(zhuǎn)必然產(chǎn)生零、部件的相對運動，有相對運動就必然產(chǎn)生摩擦和磨損。對運動就必然產(chǎn)生摩擦和磨損。潤滑潤滑是改善表面摩擦、減緩磨損最有效的方法。是改善表面摩擦、減緩磨損最有效的方法。摩擦學(xué)（摩擦學(xué)（Tribology）是專門研究相對運動和相互作是專門研究相對運動和相互作用的兩表面間現(xiàn)象和有關(guān)實踐的一門科學(xué)技術(shù)，用的兩表面間現(xiàn)象和有關(guān)實踐的一門科學(xué)技術(shù)，是有是有關(guān)摩擦、磨損和潤滑科學(xué)的總稱。關(guān)摩擦、磨損和潤滑科學(xué)的總稱。 摩擦摩擦是造成能量損失的主要原因。是造成能量損失的主要原因。 磨損磨損是摩擦的必然結(jié)果，

2、在失效的機械零件中，是摩擦的必然結(jié)果，在失效的機械零件中，大約有大約有80% 是由于各種形式的磨損造成的。是由于各種形式的磨損造成的。4第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 國外統(tǒng)計資料表明：摩擦消耗掉全世界國外統(tǒng)計資料表明：摩擦消耗掉全世界1/3的一的一次能源，約有次能源，約有80%的機器零部件都是因為磨損而失的機器零部件都是因為磨損而失效，而且效，而且50%以上的機械裝備的惡性事故都是起因以上的機械裝備的惡性事故都是起因于潤滑失效和過渡磨損。美英德等發(fā)達(dá)國家每年因于潤滑失效和過渡磨損。美英德等發(fā)達(dá)國家每年因摩擦、磨損造成的損失約占其國民生產(chǎn)總值的摩擦、磨損造成的損失約占其國民生產(chǎn)總值的27，而在工業(yè)中應(yīng)

3、用摩擦學(xué)知識可節(jié)約的費，而在工業(yè)中應(yīng)用摩擦學(xué)知識可節(jié)約的費用約占用約占GNP的的1%1.4。我國我國2006年摩擦磨損造成的損失約年摩擦磨損造成的損失約9500億元，約占億元，約占GNP的的4.5%，2006年我國工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用摩擦學(xué)知識年我國工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用摩擦學(xué)知識的節(jié)約潛力為的節(jié)約潛力為3270億元，占億元，占2006年年GDP的的1.55%5第二節(jié)第二節(jié) 表面性質(zhì)及表面接觸表面性質(zhì)及表面接觸摩擦、磨損和潤滑等摩擦學(xué)現(xiàn)象都是在兩物體摩擦、磨損和潤滑等摩擦學(xué)現(xiàn)象都是在兩物體接觸的表面間發(fā)生的接觸的表面間發(fā)生的表面性質(zhì)對摩擦表面性質(zhì)對摩擦/ /磨損磨損/ /潤滑性能有重要影響潤滑性能有重要影響上帝

4、創(chuàng)造了魔鬼上帝創(chuàng)造了魔鬼 魔鬼創(chuàng)造了表面魔鬼創(chuàng)造了表面6拋光涂層變速箱齒輪7拋光涂層變速箱齒輪8拋光涂層變速箱齒輪9拋光涂層變速箱齒輪10拋光涂層滾子11表面形貌Hobbed & Shaved SurfaceGround SurfaceHoned Surfacepolished Surface122.1 表面性質(zhì)表面性質(zhì)金屬表面性質(zhì)主金屬表面性質(zhì)主要包括兩方面的要包括兩方面的內(nèi)容：內(nèi)容：表面形貌表面形貌表面組成表面組成131、表面形貌、表面形貌 工程中使用的金屬表面，都不是絕對光滑工程中使用的金屬表面，都不是絕對光滑宏觀看上去很光滑，微觀上凹凸不平宏觀看上去很光滑，微觀上凹凸不平2.1

5、 表面性質(zhì)表面性質(zhì)14表面形貌表征的三表面形貌表征的三個主要參量個主要參量表面粗糙度表面粗糙度 表面的不規(guī)則性跳動，反映的是金屬表面微觀幾何表面的不規(guī)則性跳動，反映的是金屬表面微觀幾何形狀誤差。它體現(xiàn)了表面加工方法的固有特性。形狀誤差。它體現(xiàn)了表面加工方法的固有特性。表面波度表面波度 指較大空間內(nèi)周期性出現(xiàn)的不規(guī)則性波動。指較大空間內(nèi)周期性出現(xiàn)的不規(guī)則性波動。往往是因為機床刀具或工件振動的結(jié)果。往往是因為機床刀具或工件振動的結(jié)果。形狀誤差形狀誤差 實際表面形狀偏離名義表面形狀的偏差。實際表面形狀偏離名義表面形狀的偏差。在表面形貌分析中，通常是不考慮的。在表面形貌分析中，通常是不考慮的。表面粗糙

6、度表面波度表面形狀實際輪廓2.1 表面性質(zhì)表面性質(zhì)15從從摩擦學(xué)摩擦學(xué)觀點講，觀點講，表面粗糙度表面粗糙度對材料表面性質(zhì)影響對材料表面性質(zhì)影響最大，常用輪廓算術(shù)平均偏差最大，常用輪廓算術(shù)平均偏差Ra值的大小來度量金值的大小來度量金屬表面的粗糙程度。屬表面的粗糙程度。 niilynxxylR10a1d)(12.1 表面性質(zhì)表面性質(zhì)16WYKO NT9100 Profilometer1718在切削加工過程在切削加工過程中表層組織結(jié)構(gòu)中表層組織結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化，產(chǎn)將發(fā)生變化，產(chǎn)生層次結(jié)構(gòu)生層次結(jié)構(gòu)指表層結(jié)構(gòu)和其指表層結(jié)構(gòu)和其物理化學(xué)機械性質(zhì)物理化學(xué)機械性質(zhì)。2.1 表面性質(zhì)表面性質(zhì)表面組成表面組成典型

7、的金屬表面結(jié)構(gòu)典型的金屬表面結(jié)構(gòu)19兩金屬表面在摩擦磨損過程中只有個別的微凸體兩金屬表面在摩擦磨損過程中只有個別的微凸體發(fā)生接觸發(fā)生接觸2.2 表面接觸表面接觸F202.2 表面接觸表面接觸xyContact EllipticityK= b/aabXoYoU2U1Solution Domain21u金屬表面的實際接觸面積非常小金屬表面的實際接觸面積非常小，只是名義面積的，只是名義面積的1%到到0.01%，視載荷的大小和表面的粗糙程度而定。，視載荷的大小和表面的粗糙程度而定。表面接觸的一些結(jié)論：表面接觸的一些結(jié)論：u微凸體微凸體大小、高度不等，接觸時大小、高度不等，接觸時部分彈性變形部分彈性變形

8、，部分部分塑性變形塑性變形，兩部分的比例與載荷的大小和表面特性有關(guān)。，兩部分的比例與載荷的大小和表面特性有關(guān)。實際接觸面積非常小，接觸面上的應(yīng)力非常大，多數(shù)摩實際接觸面積非常小，接觸面上的應(yīng)力非常大，多數(shù)摩擦表面都存在著大量的塑性變形微凸體擦表面都存在著大量的塑性變形微凸體u實際接觸面積隨著法向載荷的增大而增大實際接觸面積隨著法向載荷的增大而增大，主要體，主要體現(xiàn)在現(xiàn)在接觸點的數(shù)量增加接觸點的數(shù)量增加，而各個接觸點因彈性和塑性，而各個接觸點因彈性和塑性變形而使接觸面積的增加是次要的。變形而使接觸面積的增加是次要的。2.2 表面接觸表面接觸22第三節(jié)第三節(jié) 摩擦摩擦 在外力作用下，相互接觸的兩個

9、物體作相對運動或在外力作用下，相互接觸的兩個物體作相對運動或有相對運動的趨勢時，其接觸表面上就會產(chǎn)生抵抗有相對運動的趨勢時，其接觸表面上就會產(chǎn)生抵抗滑動的阻力，這一現(xiàn)象叫做滑動的阻力，這一現(xiàn)象叫做摩擦摩擦，這時所產(chǎn)生的阻，這時所產(chǎn)生的阻力叫做力叫做摩擦力摩擦力。 摩擦可分為摩擦可分為兩大類兩大類：內(nèi)摩擦內(nèi)摩擦：發(fā)生在物質(zhì)內(nèi)部，阻礙分子間相對運動；：發(fā)生在物質(zhì)內(nèi)部，阻礙分子間相對運動；外摩擦外摩擦：在接觸表面上產(chǎn)生，阻礙其相對運動：在接觸表面上產(chǎn)生，阻礙其相對運動摩擦摩擦23 按摩擦副的運動狀態(tài)，可分為按摩擦副的運動狀態(tài)，可分為靜摩擦靜摩擦和和動摩擦動摩擦 動摩擦動摩擦還可根據(jù)摩擦副的運動形式，

10、可將其分為還可根據(jù)摩擦副的運動形式，可將其分為滑動摩擦滑動摩擦和和滾動摩擦等滾動摩擦等。 根據(jù)摩擦副的表面摩擦狀態(tài)（或稱潤滑狀態(tài)），根據(jù)摩擦副的表面摩擦狀態(tài)（或稱潤滑狀態(tài)），又可將其分為又可將其分為干摩擦干摩擦、邊界摩擦邊界摩擦（邊界潤滑）、（邊界潤滑）、液液體摩擦體摩擦（液體潤滑）和（液體潤滑）和混合摩擦混合摩擦（混合潤滑）。（混合潤滑）。 摩擦摩擦的分類24表面間表面間無潤滑劑無潤滑劑或或保護(hù)膜保護(hù)膜的純金屬接觸的摩擦的純金屬接觸的摩擦真正的干摩擦是不存在的，任何零件的表面不僅真正的干摩擦是不存在的，任何零件的表面不僅會因為氧化而形成會因為氧化而形成氧化膜氧化膜，且多少也會被含有潤滑，且多

11、少也會被含有潤滑劑分子的氣體所濕潤或受到劑分子的氣體所濕潤或受到“油污油污”。在機械設(shè)計中，通常將兩接觸表面沒有人為引入在機械設(shè)計中，通常將兩接觸表面沒有人為引入潤滑劑的摩擦當(dāng)作干摩擦。干摩擦?xí)r，摩擦阻力最潤滑劑的摩擦當(dāng)作干摩擦。干摩擦?xí)r，摩擦阻力最大，金屬間的摩擦系數(shù)大，金屬間的摩擦系數(shù) f = 0.15 1.5。 干摩擦動畫干摩擦動畫3.1 干摩擦干摩擦 25四個經(jīng)典摩擦定律四個經(jīng)典摩擦定律l 摩擦力摩擦力F 與正壓力與正壓力FN 成正比成正比 F =f FN 古典摩擦理論有一定的局限性，例如，法向力很大古典摩擦理論有一定的局限性，例如，法向力很大的時候，實際接觸面積接近名義接觸面積，摩擦

12、力的時候，實際接觸面積接近名義接觸面積，摩擦力和法向力就不再成線性關(guān)系。和法向力就不再成線性關(guān)系。l 摩擦力摩擦力F 與接觸面積的大小無關(guān)與接觸面積的大小無關(guān) l F靜靜 F動動3.1 干摩擦干摩擦 l 摩擦系數(shù)與滑動速度摩擦系數(shù)與滑動速度無關(guān)無關(guān)庫侖定律庫侖定律26根據(jù)摩擦機理的研究，目前被廣泛接受的幾種干根據(jù)摩擦機理的研究，目前被廣泛接受的幾種干摩擦理論：摩擦理論： 1、機械嚙合理論、機械嚙合理論 認(rèn)為摩擦起源于表面粗糙度，摩擦力是表面微凸認(rèn)為摩擦起源于表面粗糙度，摩擦力是表面微凸體機械嚙合力的總和。滑動摩擦中能量損耗于微體機械嚙合力的總和?；瑒幽Σ林心芰繐p耗于微凸體的相互嚙合、碰撞以及彈

13、性變形。凸體的相互嚙合、碰撞以及彈性變形。3.1 干摩擦干摩擦 可以解釋表面越粗糙摩擦系數(shù)越大的現(xiàn)象可以解釋表面越粗糙摩擦系數(shù)越大的現(xiàn)象不能解釋表面越光滑摩擦系數(shù)越大的現(xiàn)象不能解釋表面越光滑摩擦系數(shù)越大的現(xiàn)象 272、分子作用理論、分子作用理論 認(rèn)為分子間電荷力所產(chǎn)生的能量損耗是摩擦的認(rèn)為分子間電荷力所產(chǎn)生的能量損耗是摩擦的起因，摩擦力是由摩擦表面分子間的相互吸引起因，摩擦力是由摩擦表面分子間的相互吸引力形成的。力形成的。3.1 干摩擦干摩擦 可以解釋表面越光滑摩擦系數(shù)越大的現(xiàn)象可以解釋表面越光滑摩擦系數(shù)越大的現(xiàn)象 283、粘著摩擦理論、粘著摩擦理論 摩擦表面處于塑性接觸的狀態(tài)；摩擦表面處于塑

14、性接觸的狀態(tài)；滑動摩擦是粘著與滑動交替發(fā)生的躍動過程；滑動摩擦是粘著與滑動交替發(fā)生的躍動過程；摩擦力是粘著效應(yīng)和犁溝效應(yīng)產(chǎn)生阻力的總和。摩擦力是粘著效應(yīng)和犁溝效應(yīng)產(chǎn)生阻力的總和。 兩金屬表面在法向載荷兩金屬表面在法向載荷FN作用下的實際接觸面積作用下的實際接觸面積Ar和名義接觸面積和名義接觸面積A相比是很小的，微凸體接觸相比是很小的，微凸體接觸區(qū)所受的壓力很高，材料發(fā)生塑性變形，表面邊區(qū)所受的壓力很高，材料發(fā)生塑性變形，表面邊界膜遭到破壞，使基體金屬發(fā)生粘著現(xiàn)象，形成界膜遭到破壞，使基體金屬發(fā)生粘著現(xiàn)象，形成冷焊結(jié)點。冷焊結(jié)點。 3.1 干摩擦干摩擦 29較軟材料受壓屈服極限較軟材料剪切強度極

15、限scBscrBrNAAFFf 滑動摩擦系數(shù)與實測結(jié)果差別大滑動摩擦系數(shù)與實測結(jié)果差別大在分析實際接觸面積時只考慮受壓屈服極限，在計在分析實際接觸面積時只考慮受壓屈服極限，在計算摩擦力時又只考慮剪切強度極限，算摩擦力時又只考慮剪切強度極限， 沒有考慮由法沒有考慮由法向載荷產(chǎn)生的壓應(yīng)力及由切向力產(chǎn)生的切應(yīng)力的聯(lián)向載荷產(chǎn)生的壓應(yīng)力及由切向力產(chǎn)生的切應(yīng)力的聯(lián)合作用合作用Bowden等人于等人于1964年又提出了一種更切合實際的年又提出了一種更切合實際的修正粘著理論?？蓞⒖加嘘P(guān)資料。修正粘著理論?？蓞⒖加嘘P(guān)資料。3.1 干摩擦干摩擦 304、分子、分子機械理論（摩擦二項式定律）機械理論（摩擦二項式定律

16、）認(rèn)為滑動摩擦是克服表面微凸體的機械嚙合和分子吸引認(rèn)為滑動摩擦是克服表面微凸體的機械嚙合和分子吸引力的過程，因而摩擦力就是接觸面積上的分子和機械作力的過程，因而摩擦力就是接觸面積上的分子和機械作用所產(chǎn)生的阻力總和。用所產(chǎn)生的阻力總和。NrFAf分子分子機械理論考慮的因數(shù)較多，比較符合實驗的結(jié)果。機械理論考慮的因數(shù)較多，比較符合實驗的結(jié)果。能非常好地適用于邊界潤滑及某些實際接觸面積較大的能非常好地適用于邊界潤滑及某些實際接觸面積較大的干摩擦狀態(tài)。干摩擦狀態(tài)。3.1 干摩擦干摩擦 與表面分子特性與表面分子特性有關(guān)的參數(shù)有關(guān)的參數(shù)與表面機械特性有與表面機械特性有關(guān)的參數(shù)關(guān)的參數(shù)實際接觸實際接觸面積面

17、積法向載荷法向載荷313.2 邊界摩擦（邊界潤滑）邊界摩擦（邊界潤滑）兩摩擦表面被吸附在表面的邊界膜隔開，其摩擦性兩摩擦表面被吸附在表面的邊界膜隔開，其摩擦性質(zhì)與液體的黏度無關(guān)，只與邊界膜和表面的吸附性質(zhì)與液體的黏度無關(guān)，只與邊界膜和表面的吸附性質(zhì)有關(guān)。質(zhì)有關(guān)。 邊界潤滑不能完全避免金屬間的直接接觸，但可邊界潤滑不能完全避免金屬間的直接接觸，但可以大大地減小摩擦力，一般以大大地減小摩擦力，一般 f = 0.1 左右。左右。 邊界潤滑動畫邊界潤滑動畫單層分子邊界膜摩擦單層分子邊界膜摩擦 32按形成的機理，分為按形成的機理，分為吸附膜吸附膜（物理吸附膜和化學(xué)（物理吸附膜和化學(xué)吸附膜）和吸附膜）和反

18、應(yīng)膜反應(yīng)膜。物理吸附膜物理吸附膜:潤滑劑中的極性分子牢固地吸附在金潤滑劑中的極性分子牢固地吸附在金屬表面上屬表面上 化學(xué)吸附膜化學(xué)吸附膜:潤滑劑中分子受化學(xué)鍵力作用而吸附潤滑劑中分子受化學(xué)鍵力作用而吸附在金屬表面上在金屬表面上反應(yīng)膜反應(yīng)膜: 潤滑劑中含有以原子形式存在的硫、氯、潤滑劑中含有以原子形式存在的硫、氯、磷時，與金屬表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而生成的薄膜。與磷時，與金屬表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而生成的薄膜。與金屬表面接合牢固，強度高，熔點高，穩(wěn)定，可在金屬表面接合牢固，強度高，熔點高，穩(wěn)定，可在苛刻條件下保護(hù)金屬表面不發(fā)生粘著。苛刻條件下保護(hù)金屬表面不發(fā)生粘著。3.2 邊界摩擦（邊界潤滑）邊界摩擦（邊界

19、潤滑）33潤滑膜完全將兩接觸表面分開潤滑膜完全將兩接觸表面分開摩擦只發(fā)生在液體內(nèi)部的分子之間，摩擦系數(shù)很摩擦只發(fā)生在液體內(nèi)部的分子之間，摩擦系數(shù)很小，大約小，大約 f = 0.001 0.008，而且不會有粘著磨損，而且不會有粘著磨損產(chǎn)生，是理想的摩擦狀態(tài)。產(chǎn)生，是理想的摩擦狀態(tài)。 液體摩擦動畫液體摩擦動畫3.3 液體摩擦（液體潤滑）液體摩擦（液體潤滑）34接觸表面間邊界摩擦和液體摩擦同時存在的狀接觸表面間邊界摩擦和液體摩擦同時存在的狀態(tài)。態(tài)?；旌夏Σ聊苡行Ы档湍Σ磷枇?，其摩擦系數(shù)要混合摩擦能有效降低摩擦阻力，其摩擦系數(shù)要比邊界摩擦?xí)r小得多，大約比邊界摩擦?xí)r小得多，大約 f = 0.01 0.

20、08；有金屬的直接接觸，仍有磨損存在。有金屬的直接接觸，仍有磨損存在。 混合摩擦動畫混合摩擦動畫3.4 混合摩擦（混合潤滑）混合摩擦（混合潤滑）35表面物質(zhì)在摩擦過程中不斷損失的現(xiàn)象，是伴表面物質(zhì)在摩擦過程中不斷損失的現(xiàn)象，是伴隨摩擦而產(chǎn)生的必然結(jié)果。隨摩擦而產(chǎn)生的必然結(jié)果。磨損會消耗材料，降低運轉(zhuǎn)精度，影響壽命和磨損會消耗材料，降低運轉(zhuǎn)精度，影響壽命和可靠性?？煽啃?。磨損并非都是有害的，如機械的跑合、利用磨磨損并非都是有害的，如機械的跑合、利用磨損原理進(jìn)行的加工（研磨、拋光）等。損原理進(jìn)行的加工（研磨、拋光）等。 第第4節(jié)節(jié) 磨損磨損36 一般磨損的過程一般磨損的過程機械零件的一般磨損過程大

21、致分為三個階段機械零件的一般磨損過程大致分為三個階段 4.1 磨損過程磨損過程跑跑合合階階段段穩(wěn)定磨損階段穩(wěn)定磨損階段急劇磨損階段急劇磨損階段磨磨損損量量時間時間37跑跑合合階階段段穩(wěn)定磨損階段穩(wěn)定磨損階段急劇磨損階段急劇磨損階段磨磨損損量量時間時間4.1 磨損過程磨損過程新的摩擦副表面較粗糙，在新的摩擦副表面較粗糙，在10% , 50%的額定載的額定載荷下進(jìn)行試運轉(zhuǎn)，使摩擦表面的微凸體被磨平，荷下進(jìn)行試運轉(zhuǎn)，使摩擦表面的微凸體被磨平，實際接觸面積逐步增大，壓強減小，磨損速度在實際接觸面積逐步增大，壓強減小，磨損速度在跑合開始階段很快，然后減慢。跑合階段對新的跑合開始階段很快，然后減慢。跑合階

22、段對新的機械是十分必要的。機械是十分必要的。384.1 磨損過程磨損過程經(jīng)過跑合，摩擦表面逐步被磨平，微觀幾何形狀經(jīng)過跑合，摩擦表面逐步被磨平，微觀幾何形狀發(fā)生改變，建立了彈性接觸的條件，進(jìn)入穩(wěn)定磨發(fā)生改變，建立了彈性接觸的條件，進(jìn)入穩(wěn)定磨損階段，零件的磨損速度減慢，它表征零件正常損階段，零件的磨損速度減慢，它表征零件正常工作壽命的長短。工作壽命的長短。跑跑合合階階段段穩(wěn)定磨損階段穩(wěn)定磨損階段急劇磨損階段急劇磨損階段磨磨損損量量時間時間394.1 磨損過程磨損過程經(jīng)過長時間的穩(wěn)定磨損階段，積累了較大的磨損經(jīng)過長時間的穩(wěn)定磨損階段，積累了較大的磨損量，零件開始失去原來的運動軌跡，磨損速度急量，零

23、件開始失去原來的運動軌跡，磨損速度急劇增加，間隙加大，精度降低，效率減小，出現(xiàn)劇增加，間隙加大，精度降低，效率減小，出現(xiàn)異常的噪聲和振動，最后導(dǎo)致零件失效。異常的噪聲和振動，最后導(dǎo)致零件失效。跑跑合合階階段段穩(wěn)定磨損階段穩(wěn)定磨損階段急劇磨損階段急劇磨損階段磨磨損損量量時間時間404.1 磨損過程磨損過程設(shè)計不當(dāng)或工作條件惡化時設(shè)計不當(dāng)或工作條件惡化時不能建立穩(wěn)定磨損階段不能建立穩(wěn)定磨損階段跑跑合合階階段段穩(wěn)定磨損階段穩(wěn)定磨損階段急劇磨損階段急劇磨損階段磨磨損損量量時間時間41合理設(shè)計合理設(shè)計縮短跑合期縮短跑合期延長穩(wěn)定磨損期延長穩(wěn)定磨損期推遲急劇磨損期推遲急劇磨損期4.1 磨損過程磨損過程42

24、按磨損機理主要分為四種：按磨損機理主要分為四種：1 1、粘著磨損、粘著磨損 機機 理：理： 材料轉(zhuǎn)移材料轉(zhuǎn)移 發(fā)生場合：發(fā)生場合： 重載下油膜或邊界膜破裂，金屬直重載下油膜或邊界膜破裂，金屬直 接接觸，硬度不足接接觸，硬度不足 程程 度：度： 輕微磨損、涂抹、擦傷、膠合輕微磨損、涂抹、擦傷、膠合2 2、磨粒磨損、磨粒磨損 機機 理：理： 機械刻劃作用機械刻劃作用 發(fā)生場合：發(fā)生場合： 有較硬雜質(zhì)產(chǎn)生的場合，如密封不有較硬雜質(zhì)產(chǎn)生的場合，如密封不 良、硬表面粗糙度大、潤滑油過濾良、硬表面粗糙度大、潤滑油過濾 不嚴(yán)等不嚴(yán)等4.2 磨損分類磨損分類433. 3. 表面疲勞磨損（點蝕）表面疲勞磨損（點

25、蝕） 機機 理：理： 接觸疲勞接觸疲勞 發(fā)生場合：發(fā)生場合： 交變載荷作用下交變載荷作用下4. 4. 腐蝕磨損腐蝕磨損 機機 理：理： 氧化、氣蝕、化學(xué)腐蝕等氧化、氣蝕、化學(xué)腐蝕等 發(fā)生場合：發(fā)生場合： 有腐蝕性的氛圍下有腐蝕性的氛圍下腐蝕磨損是一種機械化學(xué)磨損，單純的腐蝕不屬腐蝕磨損是一種機械化學(xué)磨損，單純的腐蝕不屬于磨損范疇，只有當(dāng)腐蝕和摩擦過程相結(jié)合時，于磨損范疇，只有當(dāng)腐蝕和摩擦過程相結(jié)合時，才能形成腐蝕磨損。才能形成腐蝕磨損。4.2 磨損分類磨損分類44 1. 1. 設(shè)計環(huán)節(jié)：設(shè)計環(huán)節(jié)：選擇配對材料；選擇配對材料； 提高表面硬度或表面耐磨處理；提高表面硬度或表面耐磨處理； 合理的結(jié)構(gòu)

26、設(shè)計；耐腐蝕材料等。合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計；耐腐蝕材料等。 2. 2. 潤滑技術(shù)：潤滑技術(shù)：潤滑方式、潤滑劑與添加劑潤滑方式、潤滑劑與添加劑 3. 3. 使用維護(hù)：使用維護(hù)：潤滑油過濾、密封防塵等。同樣的設(shè)潤滑油過濾、密封防塵等。同樣的設(shè) 備，使用維護(hù)的不同，其大修時間或備，使用維護(hù)的不同，其大修時間或 者其壽命可以相差幾倍或十幾倍。者其壽命可以相差幾倍或十幾倍。 4.3 減小磨損的措施減小磨損的措施45向承載的兩摩擦表面間引入潤滑劑，形成潤滑向承載的兩摩擦表面間引入潤滑劑，形成潤滑膜稱為潤滑。膜稱為潤滑。潤滑的主要作用是減小摩擦和磨損。此外還有潤滑的主要作用是減小摩擦和磨損。此外還有防銹、減振、密封

27、、冷卻、清除污染和傳遞動力防銹、減振、密封、冷卻、清除污染和傳遞動力等作用。等作用。第第5節(jié)節(jié) 潤滑劑潤滑劑46固體潤滑劑固體潤滑劑 （石墨、二硫化鉬、尼龍等）（石墨、二硫化鉬、尼龍等）半固體潤滑劑（各種潤滑脂）、半固體潤滑劑（各種潤滑脂）、液體潤滑劑液體潤滑劑 （各種潤滑油、水、液態(tài)金屬等）（各種潤滑油、水、液態(tài)金屬等）氣體潤滑劑氣體潤滑劑 （空氣、氦氣、氮氣等）（空氣、氦氣、氮氣等）5.1 潤滑劑分類潤滑劑分類最常用的潤滑劑是潤滑油和潤滑脂。最常用的潤滑劑是潤滑油和潤滑脂。47粘度粘度 指潤滑油抵抗剪切變形的能力，標(biāo)志油液指潤滑油抵抗剪切變形的能力，標(biāo)志油液內(nèi)部產(chǎn)生相對運動時內(nèi)摩擦阻力的大

28、小。內(nèi)部產(chǎn)生相對運動時內(nèi)摩擦阻力的大小。粘度越大，內(nèi)摩擦阻力越大，流動性越差。粘度越大，內(nèi)摩擦阻力越大，流動性越差。選擇潤滑油的主要依據(jù)。選擇潤滑油的主要依據(jù)。 牛頓定律牛頓定律：兩層流液體之間的切應(yīng)力與其速度梯度成正兩層流液體之間的切應(yīng)力與其速度梯度成正比比yudd ：動力粘度（單位動力粘度（單位 Pa S）1、潤滑油的主要質(zhì)量指標(biāo)、潤滑油的主要質(zhì)量指標(biāo)5.2 潤滑劑的指標(biāo)潤滑劑的指標(biāo)48 粘度的度量指標(biāo)粘度的度量指標(biāo): 動力粘度動力粘度 、 運動粘度運動粘度n、 恩氏恩氏粘粘度度Et等。等。單位單位:Pa s dyne s/cm2 (泊，泊的百分之一為厘泊（泊，泊的百分之一為厘泊（cP）

29、動力粘度動力粘度 5.2 潤滑劑的指標(biāo)潤滑劑的指標(biāo)運動粘度運動粘度n單位單位: m2/s cm2/s, 斯斯,百分之一為厘斯百分之一為厘斯cSt恩氏粘度恩氏粘度Et即相對粘度即相對粘度,以符號以符號Et表示。表示。 49粘度隨著溫度的升高而降低，隨著壓力的升高粘度隨著溫度的升高而降低，隨著壓力的升高而增大。而增大。壓力不太高時（如小于壓力不太高時（如小于20M Pa ），變化極微，），變化極微，可略而不計。但溫度對粘度的影響很大，可略而不計。但溫度對粘度的影響很大，在標(biāo)明在標(biāo)明潤滑油的粘度時，一定要注明溫度，否則沒有意潤滑油的粘度時，一定要注明溫度，否則沒有意義。義。 影響潤滑油粘度的因素：影

30、響潤滑油粘度的因素：壓力壓力和和溫度溫度。5.2 潤滑劑的指標(biāo)潤滑劑的指標(biāo)505.2 潤滑劑的指標(biāo)潤滑劑的指標(biāo)0.00.20.40.60.81.01.21.41.610-310-210-1100101102103104105106Low-shear viscosity / Pa*sPressure / GPa 30C 40C 100CSqualane 異三十烷異三十烷51幾種常用潤幾種常用潤滑油在不同滑油在不同溫度下的黏溫度下的黏度度溫度曲溫度曲線線52u 油性油性 油性是指潤滑油中極性分子濕潤或吸附于摩擦表面油性是指潤滑油中極性分子濕潤或吸附于摩擦表面形成邊界油膜，以減小摩擦和磨損的性能。它

31、是影響邊界潤形成邊界油膜，以減小摩擦和磨損的性能。它是影響邊界潤滑性能好壞的重要指標(biāo)，吸附能力越強，油性越好?；阅芎脡牡闹匾笜?biāo)，吸附能力越強，油性越好。u 閃點和燃點閃點和燃點 潤滑油蒸氣在遇到火焰時能發(fā)出閃光（閃爍）潤滑油蒸氣在遇到火焰時能發(fā)出閃光（閃爍）時的最低溫度稱為閃點。閃爍持續(xù)時的最低溫度稱為閃點。閃爍持續(xù)5秒以上的最低溫度稱為燃秒以上的最低溫度稱為燃點。衡量潤滑油易燃性的一個重要指標(biāo)，高溫下工作的機械，點。衡量潤滑油易燃性的一個重要指標(biāo)，高溫下工作的機械，應(yīng)選擇比工作溫度高應(yīng)選擇比工作溫度高 30 40 閃點的潤滑油。閃點的潤滑油。 u 凝點凝點 潤滑油冷卻到完全失去流動性時的

32、溫度稱為凝點。它潤滑油冷卻到完全失去流動性時的溫度稱為凝點。它是潤滑油低溫工作特性的一個重要指標(biāo)，低溫工作時應(yīng)選擇是潤滑油低溫工作特性的一個重要指標(biāo)，低溫工作時應(yīng)選擇凝點低的潤滑油。凝點低的潤滑油。5.2 潤滑劑的指標(biāo)潤滑劑的指標(biāo)532、潤滑脂的主要質(zhì)量指標(biāo)、潤滑脂的主要質(zhì)量指標(biāo)潤滑脂是潤滑油與稠化劑的混合物，常用稠化劑是金屬皂，潤滑脂是潤滑油與稠化劑的混合物，常用稠化劑是金屬皂，如鈣基皂、鈉基皂和鋰基皂。主要質(zhì)量指標(biāo)有：如鈣基皂、鈉基皂和鋰基皂。主要質(zhì)量指標(biāo)有：l 錐入度錐入度 用一個質(zhì)量為用一個質(zhì)量為25N的標(biāo)準(zhǔn)錐體，在的標(biāo)準(zhǔn)錐體，在25恒溫下，恒溫下，從潤滑脂表面自由下沉，經(jīng)過從潤滑脂表

33、面自由下沉，經(jīng)過5秒后所到達(dá)的深度即為錐入秒后所到達(dá)的深度即為錐入度（以度（以0.1mm計）。計）。表征潤滑脂稀稠程度的指標(biāo)，錐入度越大，潤滑脂就越稀。表征潤滑脂稀稠程度的指標(biāo)，錐入度越大，潤滑脂就越稀。 l 滴點滴點 在規(guī)定的加熱條件下，潤滑脂從標(biāo)準(zhǔn)量杯的孔口滴下在規(guī)定的加熱條件下，潤滑脂從標(biāo)準(zhǔn)量杯的孔口滴下第一滴時的溫度。第一滴時的溫度。表征潤滑脂耐高溫的能力。工作溫度至少應(yīng)低于滴點表征潤滑脂耐高溫的能力。工作溫度至少應(yīng)低于滴點20。 5.2 潤滑劑的指標(biāo)潤滑劑的指標(biāo)54潤滑油潤滑油 潤滑及散熱效果好，大多數(shù)情況下使用油潤滑潤滑及散熱效果好，大多數(shù)情況下使用油潤滑潤滑脂潤滑脂 易保持在潤滑

34、部位，潤滑系統(tǒng)簡單，密封性能易保持在潤滑部位，潤滑系統(tǒng)簡單，密封性能 好，適用于不易加油或低速重載的場合；好，適用于不易加油或低速重載的場合；氣氣 體體 黏度極低，摩擦系數(shù)小，適用于高速輕載的場黏度極低，摩擦系數(shù)小，適用于高速輕載的場 合，如磨床高速磨頭；合，如磨床高速磨頭； 水水 常用于橡膠、塑料等零件中，本身就有自潤滑常用于橡膠、塑料等零件中，本身就有自潤滑 功能；功能；固固 體體 摩擦系數(shù)高，散熱性差，適用于特殊的場合，摩擦系數(shù)高，散熱性差，適用于特殊的場合， 如高溫、高壓，極低溫、真空、強輻射、不容如高溫、高壓，極低溫、真空、強輻射、不容 易給油或不允許有污染的場合。易給油或不允許有污

35、染的場合。1、潤滑劑種類的選擇、潤滑劑種類的選擇 5.3 潤滑劑的選用潤滑劑的選用552、潤滑劑牌號的選擇、潤滑劑牌號的選擇粘度越大，油膜承載力越高粘度越大，油膜承載力越高載荷大，選用粘度大，油性好的潤滑油載荷大，選用粘度大，油性好的潤滑油受沖擊振動或往復(fù)運動的零件，不易形成液體油膜，受沖擊振動或往復(fù)運動的零件，不易形成液體油膜，要選擇粘度大的潤滑油或針入度小的潤滑脂，或者用固要選擇粘度大的潤滑油或針入度小的潤滑脂，或者用固體潤滑劑。體潤滑劑。 潤滑劑種類確定后，選擇牌號要考慮：潤滑劑種類確定后，選擇牌號要考慮： l 工作速度工作速度5.3 潤滑劑的選用潤滑劑的選用l 工作載荷工作載荷低速不易

36、形成動壓油膜，宜選用粘度大的潤滑油或脂低速不易形成動壓油膜，宜選用粘度大的潤滑油或脂高速時，為了減少功率損失，宜選用粘度小的潤滑油高速時，為了減少功率損失，宜選用粘度小的潤滑油或針入度大的潤或針入度大的潤 滑脂?；?6l 工作溫度工作溫度l 表面粗糙度和間隙表面粗糙度和間隙l 結(jié)構(gòu)特點及環(huán)境條件結(jié)構(gòu)特點及環(huán)境條件低溫時應(yīng)選用粘度小凝點低的潤滑油低溫時應(yīng)選用粘度小凝點低的潤滑油;高溫時宜選用粘度大、閃點高、抗氧化性好的潤滑油高溫時宜選用粘度大、閃點高、抗氧化性好的潤滑油;工作溫度變化大的場合，應(yīng)選用粘溫特性好的潤滑油。工作溫度變化大的場合，應(yīng)選用粘溫特性好的潤滑油。表面粗糙度大和間隙大，用粘

37、度大的潤滑油表面粗糙度大和間隙大，用粘度大的潤滑油/脂脂表面粗糙度小和間隙小，用粘度小的潤滑油表面粗糙度小和間隙小，用粘度小的潤滑油/脂脂開式齒輪、鏈條等應(yīng)采用高黏度的潤滑油或錐入度小的開式齒輪、鏈條等應(yīng)采用高黏度的潤滑油或錐入度小的潤滑脂，以保持較好的附著性。潤滑脂，以保持較好的附著性。多塵、潮濕環(huán)境下，宜采用抗水性好的潤滑脂多塵、潮濕環(huán)境下，宜采用抗水性好的潤滑脂在強酸堿在強酸堿/真空真空/輻射等特殊條件下，常用固體潤滑劑。輻射等特殊條件下，常用固體潤滑劑。5.3 潤滑劑的選用潤滑劑的選用57普通潤滑油和潤滑脂在惡劣工作條件下普通潤滑油和潤滑脂在惡劣工作條件下(如高如高溫、低溫、重載、真空

38、等溫、低溫、重載、真空等)會很快劣化變質(zhì)，失會很快劣化變質(zhì)，失去工作能力去工作能力為了提高它們的品質(zhì)和使用性能，常加入某些為了提高它們的品質(zhì)和使用性能，常加入某些分量很小分量很小(從百分之幾到百萬分之幾從百分之幾到百萬分之幾)但對其使用但對其使用性能的改善起巨大作用的物質(zhì)，這些物質(zhì)稱為性能的改善起巨大作用的物質(zhì)，這些物質(zhì)稱為添添加劑加劑。添加劑的種類很多，起到的作用也各不相同。添加劑的種類很多，起到的作用也各不相同。5.4 潤滑劑的添加劑潤滑劑的添加劑58抗氧化添加劑抗氧化添加劑(如二烷基代磷酸鹽等如二烷基代磷酸鹽等)可抑制潤滑油可抑制潤滑油 氧化變質(zhì)；氧化變質(zhì)； 降凝添加劑降凝添加劑 (如烷基萘等如烷基萘等)可降低油的凝點；可降低油的凝點；油性添加劑油性添加劑 (如硬脂酸鋁、磷酸三乙酯等如硬脂酸鋁、磷酸三乙酯等)可提高油性；可提高油性； 極壓添加劑極壓添加劑 (又稱又稱EP添加劑，如二苯化二硫、二鋅添加劑，如二苯化二硫、二鋅二硫化磷酸鋅等二硫化磷酸鋅等)可以在金屬表面形成一層保護(hù)膜，可以在金屬表面