摩擦、磨损与润滑概述.ppt

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1、第四章第四章 摩擦、磨损与润滑概述摩擦、磨损与润滑概述 4-2 摩擦 4-3 磨损 4-4 润滑剂、添加剂和润滑方法 4-5 流体润滑原理简介 4-1 基本知识4-1 概述q 摩擦相对运动的物体表面间的相互阻碍作用现象；q 磨损由于摩擦而造成的物体表面材料的损失或转移；q 润滑减轻摩擦和磨损所应采取的措施。1、摩擦是引起能量损耗的主要原因。2、摩擦是造成材料失效和材料损耗的主要原因。3、摩擦学：4、润滑是减小摩擦和磨损的最有效的手段。关于摩擦、磨损与润滑的学科(Tribology)4-2 摩擦 正压力作用下，相互接触的两物体受切向外力的影响而发生相对位移，或有相对滑动的趋势时，在接触表面上就会

2、产生抵抗滑动的阻力摩擦。一、摩擦的概念：二、摩擦的分类二、摩擦的分类：内 摩 擦外 摩 擦动 摩 擦静 摩 擦边界摩擦流体摩擦混合摩擦干 摩 擦滑动摩擦滚动摩擦在物质的内部发生的阻碍分子之间相对运动的现象在相互接触的物体表面间发生的阻碍运动作用现象仅有相对运动趋势时的摩擦在相对运动进行中的摩擦物体表面间的运动形式是相对滚动物体表面间的运动形式是相对滑动不完全液体摩擦 干 摩 擦：固体表面间无任何润滑剂或保护膜时接触的摩擦。1、概念：2、摩擦机理：“粘附理论”、任何机械零件表面都是不平的。、两个零件表面接触，实际接触面积很小。、实际接触区内出现粘着形成冷焊结点。、相对滑动时，剪断焊接点，较硬表面

3、上的 不平凸峰在较软表面上起的“犁沟”作用。干摩擦理论：机械理论：分子理论：分子-机械理论：粘附理论：摩擦力是两表面凸峰的机械啮合力的总和。产生摩擦的原因是表面材料分子间的吸引力作用。摩擦力是由两表面凸峰的机械啮合力和表面分子相互吸引力两部分组成。阿蒙顿摩擦定律：第一定律：摩擦力与法向载荷成正比。第二定律：摩擦力与表面接触面积无关。摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开，但有相当多的不平凸峰接触，摩擦性质取决于边界膜和表面的吸附性能的摩擦。边界摩擦：1、概念：3、边界膜的分类与机理：2、摩擦模型：、单层分子边界膜：、多层分子边界膜：吸附膜反应膜物理吸附膜化学吸附膜 润滑剂与金属表面接触时，在两者分子

4、吸引力作用下，紧贴于金属表面上，即形成物理吸附膜。润滑剂中的脂肪酸分子的极性分子受化学键力作用而吸附在金属表面上，形成的化学吸附膜。润滑济在有硫、氯、磷时，并在较高温度（150200）下，与金属起化学反应，形成化合物，即在润滑剂和金属界面处形成的边界膜。极性原子团 混合摩擦：1、定义：随着摩擦面间润滑油油膜厚度的增大，表面不平凸峰直接接触的数量减少，油膜承载的比重随之增加，这种摩擦叫混合摩擦。处于边界摩擦和流体摩擦的混合状态(1964 泰勒)用 表示不平凸峰和油膜承载情况 两粗糙面间最小公称油膜厚度两粗糙面间最小公称油膜厚度 两粗糙面的综合不平度两粗糙面的综合不平度 3、摩擦按 分类：(时，不

5、平度凸峰为总载荷的30%)边界摩擦 混合摩擦 流体摩擦 2、膜厚比 ：流体摩擦：当两摩擦面间的油膜厚度大到足以将两表面的不平凸峰完全分开，这种摩擦叫液体摩擦。1、定义：2、特点：、油分子大都不受金属表面的吸附作用的支配，而能完全移动。、摩擦表现为粘性，无磨损(理想摩擦状态)。4-3 磨损一、磨损的定义：由于运动副之间的摩擦，而导致零件表面材料的逐渐丧失或迁移的现象。二、磨损的危害及利用三、磨 损 率四、磨损过程时间磨损量磨合阶段稳定磨损阶段剧烈磨损阶段五、磨损分类危害：（1）、影响机器的效率；（2）、降低可靠性;（3）、使机器提前报废。利用：（1）、精加工中的磨削及抛光；（2）、机器的“跑合”

6、等。磨损率：指单位时间内（或单位行程的每一转）材料的磨损量为磨损率。外部进入摩擦表面的游离硬颗粒或硬的轮廓峰尖所引起的磨损。磨粒磨损：磨损分类：磨粒磨损(简称磨损)磨损分类：磨粒磨损(简称磨损)疲劳磨损(也称点蚀)由于摩擦表面材料微体积在交变的摩擦力作用下，反复变形所产生的材料疲劳所引起的磨损。疲劳磨损：磨损分类：磨粒磨损(简称磨损)疲劳磨损(也称点蚀)粘附磨损(也称胶合)粘附磨损：摩擦表面的轮廓峰在相互作用处由瞬时的温升和压力发生“冷焊”，在相对运动时，材料从一个表面迁移到另一个表面。磨损分类：磨粒磨损(简称磨损)疲劳磨损(也称点蚀)粘附磨损(也称胶合)冲蚀磨损 流体中所夹带的硬质物质或颗粒

7、，在流体冲击力作用下而在摩擦表面引起的磨损。冲蚀磨损：磨损分类：磨粒磨损(简称磨损)疲劳磨损(也称点蚀)粘附磨损(也称胶合)冲蚀磨损腐蚀磨损 摩擦表面材料在环境的化学或电化学作用下引起腐蚀，在摩擦副相对运动时所产生的磨损即为腐蚀磨损。(汽缸套易发生)腐蚀磨损：磨损分类：磨粒磨损(简称磨损)疲劳磨损(也称点蚀)粘附磨损(也称胶合)冲蚀磨损腐蚀磨损微动磨损 摩擦副在微幅运动时，由上述各磨损机理共同形成的复合磨损。微幅运动可理解为不足以使磨粒脱离摩擦副的相对运动。微动磨损：一、润滑剂4-4 润滑剂、添加剂和润滑方法1、润滑的作用(1)、减小摩擦(2)、减少磨损(3)、降低温升(4)、防止锈蚀(5)、

8、缓和冲击振动(6)、清洗作用(7)、形成密封润滑的作用：一、润滑剂4-4 润滑剂、添加剂和润滑方法1、润滑的作用2、润滑剂的类别气 体 润滑剂的类别润滑剂的类别：空气 矿物油、动植物油、合成油及各种乳剂 各种润滑脂，润滑油和稠化剂的稳定混合物 液 体 半固体固 体 石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯等 一、润滑剂4-4 润滑剂、添加剂和润滑方法1、润滑的作用2、润滑剂的类别3、润滑油：分类和质量指标润滑油分类:有机油(动植物油)矿物油 化学合成油质量指标：粘度 油性 极压性 闪点 凝点 氧化稳定性一、润滑剂4-4 润滑剂、添加剂和润滑方法1、润滑的作用2、润滑剂的类别3、润滑油：分类和质量指标4、润滑

9、脂：分类和质量指标润滑脂分类：钙基润滑脂 钠基润滑脂 锂基润滑脂 铝基润滑脂质量指标：滴点 锥入度一、润滑剂4-4 润滑剂、添加剂和润滑方法1、润滑的作用2、润滑剂的类别3、润滑油：分类和质量指标4、润滑脂：分类和质量指标 二、添加剂 三、润滑方法(各点详述)润滑脂分类：钙基润滑脂 钠基润滑脂 锂基润滑脂 铝基润滑脂质量指标：滴点 锥入度润滑剂、添加剂和润滑方法一、润滑剂q 润滑油q 润滑脂q 固体润滑剂粘度的种类有很多，如：动力粘度、运动粘度、条件粘度等。润滑脂的主要质量指标是：锥入度，反映其稠度大小。粘度是润滑油的主要质量指标，粘度值越高，油越稠，反之越稀；润滑油的牌号与运动粘度有一定的对

10、应关系，如：牌号为L-AN10的油在40时的运动粘度大约为10 cSt。滴点，决定工作温度。应用矿物油作润滑剂的记载最早见于西晋张华所著博物志，书中提到酒泉延寿和高奴有石油，并且用于“膏车及水碓甚佳”。润滑剂、添加剂和润滑方法工程中常用运动粘度，单位是：St(斯)或 cSt(厘斯)，量纲为(m2/s)；：动植物油、矿物油、合成油。：润滑油+稠化剂：石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯等。润滑油的粘度：1、牛顿流体内摩擦定律：流体抵抗剪切变形的能力，表示流体内摩擦阻力大小。被润滑油隔开的两个平行板，若上板以 V 移动，下板静止，则润滑油呈层流流动。各油层间的切应力与速度梯度du/dy成正比关系。如图：数学

11、表达式：(负号表示切应力的方向与相对速度方向相反)流体的切应力 动力粘度或绝对粘度2、动力粘度：国际单位 Pa s（帕.秒）1Pa s=1N s/m21Pa s=1N s/m2 常用的动力粘度单位 1dyns/cm2 叫1P（泊）和百分之一泊（厘泊）、记为cP 1000cP=10P=1Pa s3、运动粘度：动力粘度 与流体密度 的比值称为运动粘度 国际单位 m 2/s 工程上：1cm 2/s =1St（斯）=100cSt（厘斯）蒸馏水在20C的运动粘度为1cSt；L-AN10全损耗系统用油40C时粘度值即为10cSt（其粘度范围为911cSt）。3、条件粘度：用润滑油同水作比较所测得的粘度，也

12、称相对粘度。我国常用恩氏粘度 在一定温度下200cm3的油样流过直径为2.8mm的孔所需时间，与同体积20C的蒸馏水流过时间的比值，即为该油样的恩氏粘度。测定温度为20C 4、润滑油粘度与温度、压力的关系：在压力p时的动力粘度 在105Pa的压力下的动力粘度 自然对数的底 粘-压系数 添加剂提高油性、极压性延长使用寿命改善物理性能添加剂的作用油性添加剂极压添加剂分散净化剂消泡添加剂抗氧化添加剂降凝剂增粘剂添加剂的种类润滑剂、添加剂和润滑方法 为了提高油的品质和性能，常在润滑油或润滑脂中加入一些分量虽小但对润滑剂性能改善起巨大作用的物质，这些物质叫添加剂。二、添加剂润滑油润滑在工程中的应用最普遍

13、，常用的供油方式有：滴油润滑、浸油润滑、飞溅润滑、喷油润滑、油雾润滑等用于低速 用于高速 油脂润滑常用于运转速度较低的场合，将润滑脂涂抹于需润滑的零件上。润滑脂还可以用于简单的密封。润滑剂、添加剂和润滑方法三、润滑方法常用的润滑装置浸油与飞溅润滑喷油润滑 常用润滑装置 一、间歇润滑装置 常用润滑装置 一、间歇润滑装置 常用润滑装置 二、间歇润滑装置流体动力润滑是指两个作相对运动物体的摩擦表面，借助于相对速度而产生的粘性流体膜将两摩擦表面完全隔开，由流体膜产生的压力来平衡外载荷。英国的雷诺于1886年继前人观察到的流体动压现象，总结出流体动压润滑理论。20世纪50年代普遍应用电子计算机之后，线接

14、触弹性流体动压润滑的理论开始有所突破。4-5 流体润滑原理简介一、流体动力润滑流体润滑1流体动力润滑形成的必要条件：q 相对运动两表面之间要形成楔形空间；q 楔形空间中充满具有粘性的液体；q 相对运动的结果使液体由大口进小口出。流体润滑流体润滑原理简介二、弹性流体动力润滑 弹性流体动力润滑理论是研究在点、线接触条件下，两弹性物体间的流体动力润滑膜的力学性质。这时的计算必须把在油膜压力下，摩擦表面的变形的弹性方程、表述润滑剂粘度与压力间关系的粘压方程与流体动力润滑的主要方程结合起来，以求解油膜压力分布、润滑膜厚度分布等问题。流体静力润滑是指借助外部供入的压力油形成的流体膜来承受外载荷的润滑方式。三、流体静力润滑 采用流体静力润滑可在两个静止且平行的摩擦表面间形成流体膜，其承载能力不依赖于流体粘度，故能用粘度极低的润滑剂，且既可使摩擦副有较高的承载能力，又可使摩擦力矩降低。