第四章-摩擦、磨损和润滑分析优秀PPT.ppt

q 摩擦是相对运动的物体表面间的相互阻碍作用现象；q 磨损是由于摩擦而造成的物体表面材料的损失或转移；q 润滑是减轻摩擦和磨损所应实行的措施。关于摩擦、磨损与润滑的学科构成了摩擦学(TribologyTribology)。摩擦学是探讨相对运动的作用表面间的摩擦、磨损和润滑，以及三者间相互关系的理论与应用的一门边缘学科。世界上运用的能源大约有 1/31/2 消耗于摩擦。假如能够尽力削减无用的摩擦消耗，便可大量节约能源。另外，机械产品的易损零件大部分是由于磨损超过限度而报废和更换的，假如能限制和削减磨损，则既削减设备修理次数和费用，又能节约制造零件及其所需材料的费用。第四章 摩擦、磨损和润滑消极影响：消耗能源；消极影响：消耗能源；破坏精度破坏精度 增大噪声增大噪声 主动作用：驱动主动作用：驱动(摩擦轮、无级变速）摩擦轮、无级变速）缓冲，如宇航员座椅；缓冲，如宇航员座椅；自锁，如钉子等自锁，如钉子等 摩擦磨损润滑和密封失效是现代机械系统的主要失效缘由。q“机械说”产生摩擦的缘由是表面微凸体的相互阻碍作用；q“分子说”产生摩擦的缘由是表面材料分子间的吸力作用；一、摩擦的机理q“机械分子说”两种作用均有。4.1 摩摩 擦擦摩擦力：在外力作用下，两个相互接触的物体，有相对运动或相对运动趋势时在摩擦表面所产生的切向阻力 摩擦分类摩擦分类：内摩擦（流体运动时，由于分子间相互内摩擦（流体运动时，由于分子间相互 作用产生的粘剪力）作用产生的粘剪力）外摩擦（存在于两物体表面之间的摩擦）外摩擦（存在于两物体表面之间的摩擦）依据两表面的润滑状况，摩擦分为：1 1）干摩擦）干摩擦-无润滑状态无润滑状态 2 2）边界摩擦）边界摩擦边界润滑状态边界润滑状态3 3）流体摩擦）流体摩擦流体润滑状态流体润滑状态4 4）混合摩擦）混合摩擦混合润滑状态混合润滑状态不加润滑剂时，相对运动的零件表面干脆接触，这样不加润滑剂时，相对运动的零件表面干脆接触，这样产生的摩擦称为干摩擦产生的摩擦称为干摩擦(如真空中如真空中)。古典摩擦理论的摩擦力计算公式：古典摩擦理论的摩擦力计算公式：一、干摩擦一、干摩擦 现在观点认为：现在观点认为：摩擦力的组成可表示为：摩擦力的组成可表示为：摩擦力的分子引力重量摩擦力的机械重量实际接触面积法向载荷与表面物理、机械性能有关的系数干摩擦的摩擦系数大、磨损严峻，设计时应实行确定的措施尽量避开或削减干摩擦二、边界摩擦二、边界摩擦两表面加入润滑油后，在金两表面加入润滑油后，在金属表面会形成一层边界膜，属表面会形成一层边界膜，在载荷的作用下，边界膜相在载荷的作用下，边界膜相互接触，横向剪切力比较弱，互接触，横向剪切力比较弱，这种摩擦状态称为边界摩擦。这种摩擦状态称为边界摩擦。油性分子吸附在表面油性分子吸附在表面三、流体摩擦三、流体摩擦 当两摩擦表面被流体（液体或气体）完全隔开时，摩擦表当两摩擦表面被流体（液体或气体）完全隔开时，摩擦表面不会产生金属间的干脆摩擦，流体分子层间的粘剪阻力面不会产生金属间的干脆摩擦，流体分子层间的粘剪阻力就是摩擦力，这种摩擦称为流体摩擦。就是摩擦力，这种摩擦称为流体摩擦。实现流体摩擦有下列三种方法实现流体摩擦有下列三种方法:1)1)流体动压润滑流体动压润滑 2）弹性流体动压润滑）弹性流体动压润滑考虑了接触区弹性变形和压力对接触区润滑油粘度的考虑了接触区弹性变形和压力对接触区润滑油粘度的影响的动压润滑称为弹性流体动力润滑影响的动压润滑称为弹性流体动力润滑,简称为简称为弹流润滑弹流润滑.3)流体静压润滑流体静压润滑四、混合摩擦四、混合摩擦当动压润滑条件不具备，且边界膜遭破坏时，当动压润滑条件不具备，且边界膜遭破坏时，就会出现流体摩擦、边界摩擦和干摩擦同时存就会出现流体摩擦、边界摩擦和干摩擦同时存在的现象，这种摩擦状态称为混合摩擦。在的现象，这种摩擦状态称为混合摩擦。4.2 磨磨 损损 磨损：运动副表面材料不断损失磨损：运动副表面材料不断损失 磨损率磨损率:单位时间内材料的磨损体积或重量单位时间内材料的磨损体积或重量1)跑合磨损阶段跑合磨损阶段 2)稳定磨损阶段稳定磨损阶段 3)猛烈磨损阶段猛烈磨损阶段 一、磨损过程（三阶段）一、磨损过程（三阶段）:二、磨损分类：依据磨损机理可分为二、磨损分类：依据磨损机理可分为1）粘着磨损：）粘着磨损：2）磨粒磨损）磨粒磨损/磨削磨削形成：形成：边界摩擦，载荷大，速度高，边界膜破坏，表边界摩擦，载荷大，速度高，边界膜破坏，表 面尖峰接触。面尖峰接触。形成：形成：表面微峰或外界硬质颗粒进入摩擦面。表面微峰或外界硬质颗粒进入摩擦面。现象：现象：表面划伤或犁沟现象。表面划伤或犁沟现象。影响因素：影响因素：环境，表面硬度、粗糙度。环境，表面硬度、粗糙度。现象：现象：形成材料转移。形成材料转移。影响因素：影响因素：材料硬度，表面粗糙度，载荷、材料硬度，表面粗糙度，载荷、速度、温度，不同材料配副。速度、温度，不同材料配副。3）疲惫磨损（也称疲惫点蚀）疲惫磨损（也称疲惫点蚀）4）冲蚀磨损）冲蚀磨损形成：接触应力反复作用。轴承、齿轮。形成：接触应力反复作用。轴承、齿轮。现象：表层金属剥落，形成点蚀凹坑。现象：表层金属剥落，形成点蚀凹坑。影响因素：表面硬度、粗糙度，润滑油粘度。影响因素：表面硬度、粗糙度，润滑油粘度。形成：确定速度的硬质微粒反复作用，表面受法形成：确定速度的硬质微粒反复作用，表面受法 向力及切向力。燃气涡轮机叶片、水轮机叶片。向力及切向力。燃气涡轮机叶片、水轮机叶片。现象：表面疲惫，材料损失。现象：表面疲惫，材料损失。影响因素：材料硬度影响因素：材料硬度5）腐蚀磨损）腐蚀磨损-电化学作用电化学作用形成：形成：空气中的酸、润滑油中的无机酸产生化学作用空气中的酸、润滑油中的无机酸产生化学作用 或电化学作用。或电化学作用。现象：现象：表面腐蚀并磨损。表面腐蚀并磨损。影响因素：影响因素：环境、润滑油的腐蚀性。环境、润滑油的腐蚀性。4.3 润滑剂和添加剂润滑剂和添加剂 润滑剂：润滑油、润滑脂和固体润滑剂润滑剂：润滑油、润滑脂和固体润滑剂润滑装置润滑装置v单体供油装置单体供油装置 油壶，油壶，油杯，油杯，油枪油枪集中供油装置集中供油装置 a)简洁的少数点位集中供油简洁的少数点位集中供油 b)设备中心、车间及工厂级集中供油设备中心、车间及工厂级集中供油 泵站泵站+(稳压稳压+冷却冷却)+过滤过滤+安排器安排器+工位润滑工位润滑手动润滑泵手动润滑泵电动润滑泵电动润滑泵