機械設(shè)計第四章摩擦磨損與潤滑概述

1、機械設(shè)計第四章摩擦磨損與潤滑概述第1頁，共21頁，2022年，5月20日，3點29分，星期四第四章 摩擦、磨損與潤滑概述4-1 摩擦4-2 磨損4-3 潤滑劑、添加劑和潤滑方法4-4 流體潤滑原理簡介4-0 概述第2頁，共21頁，2022年，5月20日，3點29分，星期四4-0 概述 摩擦是相對運動的物體表面間的相互阻礙作用現(xiàn)象； 磨損是由于摩擦而造成的物體表面材料的損失或轉(zhuǎn)移； 潤滑是減輕摩擦和磨損所應(yīng)采取的措施。關(guān)于摩擦、磨損與潤滑的學(xué)科構(gòu)成了摩擦學(xué)(Tribology)。 摩擦學(xué)是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)用的一門邊緣學(xué)科。世界上使用的能源大

2、約有 1/31/2 消耗于摩擦。如果能夠盡力減少無用的摩擦消耗，便可大量節(jié)省能源。另外，機械產(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，如果能控制和減少磨損，則既減少設(shè)備維修次數(shù)和費用，又能節(jié)省制造零件及其所需材料的費用。第3頁，共21頁，2022年，5月20日，3點29分，星期四4-1 摩擦摩擦分類：內(nèi)摩擦(微觀)：在物質(zhì)的內(nèi)部發(fā)生的阻礙分子之間相對運動的現(xiàn)象外摩擦(宏觀)：在相對運動的物體表面間發(fā)生的相互阻礙作用現(xiàn)象?；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靜摩擦：僅有相對運動趨勢時的摩擦動摩擦：在相對運動進行中的摩擦是否相對運動摩擦性質(zhì)第

3、4頁，共21頁，2022年，5月20日，3點29分，星期四4-1 摩擦一、干摩擦表面間無任何潤滑劑或保護膜的純金屬接觸時的摩擦。通常將未經(jīng)人為潤滑的摩擦狀態(tài)當(dāng)作“干摩擦”處理。滑動摩擦分為：干摩擦、邊界摩擦、流體摩擦、混合摩擦第5頁，共21頁，2022年，5月20日，3點29分，星期四4-1 摩擦邊界摩擦：運動副的摩擦表面被吸附在表面的邊界膜隔開摩擦性質(zhì)取決于邊界膜和表面的吸附性能即化學(xué)性質(zhì)。邊界摩擦摩擦系數(shù)f0.1；(膜厚比1)二、邊界摩擦按邊界膜形成機理，邊界膜分為： 反應(yīng)膜:比較穩(wěn)定 吸附膜物理吸附膜（極性分子）化學(xué)吸附膜（化學(xué)鍵） 吸附性不穩(wěn)定，受溫 度影響較大第6頁，共21頁，202

4、2年，5月20日，3點29分，星期四4-1 摩擦四、混合摩擦混合摩擦：摩擦表面間處于邊界摩擦和流體摩擦的混合狀 態(tài)（=13） ?；旌夏Σ聊苡行Ы档湍Σ磷枇Γ淠Σ料禂?shù)比邊界摩擦?xí)r要小得多。三、流體摩擦流體摩擦：指運動副的摩擦表面被流體膜隔開（34）摩擦性質(zhì)取決于流體內(nèi)部分子間粘性阻力的摩擦。摩擦系數(shù)最?。ǎ?，無磨損產(chǎn)生，是理想的摩擦狀態(tài)。邊界摩擦和混合摩擦在工程實際中很難區(qū)分，常統(tǒng)稱為不完全液體摩擦。第7頁，共21頁，2022年，5月20日，3點29分，星期四4-2 磨損磨損：運動副之間的摩擦而導(dǎo)致零件表面材料的逐漸喪失或遷移。零件的磨損過程：磨合階段（有利磨損）表面輪廓峰的形狀變化表面材料被

5、冷作硬化劇烈磨損階段:即將報廢階段。穩(wěn)定磨損階段:代表零件使用壽命的長短。結(jié)論：力求縮短磨合期，延長穩(wěn)定磨損期，推遲劇烈磨損的到來第8頁，共21頁，2022年，5月20日，3點29分，星期四汽車磨合期間的使用 目的:汽車磨合也叫走合。汽車磨合期是指新車或大修后的初駛階段。機體各部件機能適應(yīng)環(huán)境的能力得以調(diào)整提升。新車、大修車及裝用大修發(fā)動機的汽車在初期使用階段都要經(jīng)過磨合，以便相互配合機件的磨擦表面進行吻合加工，從而順利過渡到正常使用狀態(tài)。汽車磨合的優(yōu)劣，會對汽車壽命、安全性和經(jīng)濟性產(chǎn)生重要影響。汽車的磨合期如同運動員在參賽前的熱身運動第9頁，共21頁，2022年，5月20日，3點29分，星期

6、四汽車磨合期間的使用 提高磨合質(zhì)量應(yīng)注意以下幾個方面的問題: 1）磨合里程：10002500公里，這是保證機件充分接觸、摩擦、適應(yīng)、定型的基本里程，進口車的磨合期則更長一些，多數(shù)為15003000公里。磨合期分為三個階段。行駛里程至100公里時為磨合初期，200公里時為初磨合程度，3000公里就可磨合形成氧化膜。2)行駛速度：磨合期內(nèi)應(yīng)盡量低速行駛。一般情況下，載重汽車最高車速駛期300公里以內(nèi)應(yīng)避免緊急制動。新車及大修后的汽車化油器都裝有限速器，不得隨意拆除。 第10頁，共21頁，2022年，5月20日，3點29分，星期四汽車磨合期間的使用 4）合理使用油料：一般來講，轎車的油料是越高級越好

7、，這里講的高級是指使用性能，而不僅僅是精美的包裝、昂貴的價格。磨合期間的保養(yǎng)磨合結(jié)束檢查保養(yǎng)后才能進入正常使用期。3）輕裝上陣：新車不宜勞頓，處于磨合期的車輛裝載質(zhì)量一定不要超過額定載重量的70%，滿載、超載對新車各個構(gòu)件都會造成極大的損害，并選擇平坦道路行駛。慢起動、緩?fù)＼嚒５?1頁，共21頁，2022年，5月20日，3點29分，星期四4-2 磨損磨 損2磨粒磨損（簡稱磨損） 是外部進入摩擦表面的游離硬顆粒或硬的輪廓峰尖所引起的磨損。粘附磨損（膠合） 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“冷焊”后，在相對運動時，材料從一個表面遷移到另一個表面，便形成粘附磨損。疲勞磨損

8、（點蝕） 是由于摩擦表面材料微體積在重復(fù)變形時所產(chǎn)生的材料疲勞所引起的機械磨損。第12頁，共21頁，2022年，5月20日，3點29分，星期四4-2 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擦表面引起的磨損。 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，在摩擦副相對運動時所產(chǎn)生的磨損即為腐蝕磨損。 微動磨損是指摩擦副在微幅運動時，由上述各磨損機理共同形成的復(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第13頁，共21頁，2022年，5月20日，3點29分，星期四4-3 潤滑劑、添加劑和潤滑辦法一、潤滑劑作用：減小摩擦、磨損；散熱降溫；緩沖、

9、吸振；密封分類： 氣體空氣等任何氣體 液體潤滑油（有機油、礦物油、化學(xué)合成油） 半固體潤滑脂 固體石墨等粘度是潤滑油的主要指標(biāo)：潤滑脂：潤滑油+稠化劑動力粘度（Pa.s）運動粘度 （m2/s）（潤滑油牌號）條件粘度e（Et）溫度和壓力對粘度影響較大：溫度 ，粘度 ：壓力 ，粘度第14頁，共21頁，2022年，5月20日，3點29分，星期四4-3 潤滑劑、添加劑和潤滑辦法二、添加劑滴油潤滑、浸油潤滑、飛濺潤滑、噴油潤滑、油霧潤滑等 用于低速用于高速三、潤滑方法提高油性、極壓性延長使用壽命改善物理性能添加劑的作用 為了提高油的品質(zhì)和性能，常在潤滑油或潤滑脂中加入一些分量雖小但對潤滑劑性能改善其巨大

10、作用的物質(zhì)，這些物質(zhì)叫添加劑。第15頁，共21頁，2022年，5月20日，3點29分，星期四4-3 潤滑劑、添加劑和潤滑辦法滴油潤滑、浸油潤滑、飛濺潤滑、噴油潤滑、油霧潤滑等 用于低速用于高速三、潤滑方法常用的潤滑裝置浸油與飛濺潤滑噴油潤滑油脂潤滑常用于運轉(zhuǎn)速度較低的場合，將潤滑脂涂抹于需潤滑的零件上。潤滑脂還可以用于簡單的密封。第16頁，共21頁，2022年，5月20日，3點29分，星期四4-4 流體潤滑原理簡介流體動力潤滑：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完全隔開，由流體膜產(chǎn)生的壓力來平衡外載荷。一、流體動力潤滑優(yōu)點：摩擦力小，磨損小，緩和振動與沖擊第17頁，共21頁，2022年，5月20日，3點29分，星期四4-4 流體潤滑原理簡介剪切流剪切流+壓力流第18頁，共21頁，2022年，5月20日，3點29分，星期四4-4 流體潤滑原理簡介 楔形空間 相對運動速度足夠大（保證流體由大口進入） 連續(xù)不斷地供油 油要有一定粘度流體動力潤滑形成的必要條件：第19頁，共21頁，2022年，5月20日，3點29分，星期四4-4 流體潤滑原理簡介二、彈性流體動力潤滑 彈