磨擦、磨损及润滑概述.ppt

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1、第第2 2章章 磨擦、磨损及润滑概述磨擦、磨损及润滑概述 磨损磨损是是摩擦摩擦的结果，的结果，润滑润滑则是减少摩擦和磨损的有力措施。则是减少摩擦和磨损的有力措施。2.12.1磨擦与磨损磨擦与磨损 两物体接触区产生阻碍运动并消耗能量的现象，称为两物体接触区产生阻碍运动并消耗能量的现象，称为摩摩擦擦。磨擦磨擦会造成会造成能量损耗能量损耗和和零件磨损零件磨损，一般情况下应尽量减，一般情况下应尽量减少磨擦。但有些情况下却要利用摩擦工作，如少磨擦。但有些情况下却要利用摩擦工作，如带传动带传动，摩擦摩擦制动器制动器等。等。根据磨擦副表面间的润滑状态将磨擦状态分为根据磨擦副表面间的润滑状态将磨擦状态分为4

2、4种：种：干干磨擦磨擦、液体磨擦液体磨擦、边界磨擦边界磨擦和和混合磨擦混合磨擦。1 1、干磨擦（应严禁出现）、干磨擦（应严禁出现）如果两物体的滑动表面为如果两物体的滑动表面为无任何润滑剂或保护膜无任何润滑剂或保护膜的纯金的纯金属，这两个物体直接接触时的摩擦称为属，这两个物体直接接触时的摩擦称为干摩擦干摩擦。2 2、液体磨擦（润滑）、液体磨擦（润滑）两摩擦表面不直接接触，两摩擦表面不直接接触，被油膜隔开的摩擦称为被油膜隔开的摩擦称为液液体摩擦体摩擦。3 3、边界磨擦（润滑）、边界磨擦（润滑）两摩擦表面被吸附在表两摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开，使其处面的边界膜隔开，使其处于干摩擦和液体摩擦之间

3、于干摩擦和液体摩擦之间的状态，这种摩擦称为的状态，这种摩擦称为边边界摩擦界摩擦。4 4、混合磨擦（润滑）、混合磨擦（润滑）处于干摩擦、液体摩擦与边界摩擦的混合状态，称为处于干摩擦、液体摩擦与边界摩擦的混合状态，称为混合摩擦混合摩擦。运动副之间的摩擦将导致零件表面材料的逐渐损失，运动副之间的摩擦将导致零件表面材料的逐渐损失，这种现象称为这种现象称为磨损磨损。磨损的利弊磨损的利弊:（1 1）机械零件严重磨损后，将）机械零件严重磨损后，将降低机器的工作效率和降低机器的工作效率和可靠性可靠性，使机器提前报废，应尽量避免。，使机器提前报废，应尽量避免。（2 2）工程上常利用磨损的原理来）工程上常利用磨损

4、的原理来减小零件表面的粗糙减小零件表面的粗糙度度，如磨削、研磨、抛光、跑合等。，如磨削、研磨、抛光、跑合等。磨磨 损损 磨损过程大致可分为以下三个阶段：磨损过程大致可分为以下三个阶段：1 1、跑合（磨合）磨损阶段、跑合（磨合）磨损阶段:磨损速度由快到慢磨损速度由快到慢 2 2、稳定磨损阶段、稳定磨损阶段:代表零件使用寿命的长短代表零件使用寿命的长短 3 3、剧烈磨损阶段、剧烈磨损阶段:磨损速度及磨损率急剧增大磨损速度及磨损率急剧增大跑合阶段结束后应清洗零件，更换润滑油跑合阶段结束后应清洗零件，更换润滑油思考思考:哪种磨损对哪种磨损对传动件来说是有益传动件来说是有益的的,为什么为什么?新摩擦表面

5、的微观形貌磨损分类磨损分类 1.1.磨粒磨损磨粒磨损 由于摩擦表面上的硬质突出物或从外部进入摩擦表面的由于摩擦表面上的硬质突出物或从外部进入摩擦表面的硬质颗粒，对摩擦表面起到硬质颗粒，对摩擦表面起到切削切削或或刮擦刮擦作用，从而引起表层作用，从而引起表层材料脱落的现象，称为材料脱落的现象，称为磨粒磨损磨粒磨损。金金 属属 表表 面面发发 生生 局局 部部塑性变形塑性变形磨磨粒粒嵌嵌入入金金属属表表面面，切切割割金金属属表表面面表面被划伤表面被划伤1、满足润滑条件、满足润滑条件2、合理地选择摩擦副的材料（提高表面硬度）、合理地选择摩擦副的材料（提高表面硬度）3、降低表面粗糙度值、降低表面粗糙度值

6、4、加装防护密封装置等。、加装防护密封装置等。普遍存在于机件中；普遍存在于机件中；磨损速度较大，磨损速度较大，0.55 m/h特点特点:减轻磨粒磨损的措施：减轻磨粒磨损的措施：在在滑滑动动摩摩擦擦条条件件下下，摩摩擦擦幅幅的的接接触触面面发发生生金金属属粘粘着着，在在随随后后的的相相对对滑滑动动中中粘粘着着处处被被破破坏坏，有有金金属属屑屑粒粒被被拉拉拽拽下来或者是金属表面被擦伤的一种磨损形式。下来或者是金属表面被擦伤的一种磨损形式。2 2、粘着磨损、粘着磨损局部粘着局部粘着（冷焊）（冷焊）粘着处被粘着处被撕掉撕掉金属表面被划伤或者金金属表面被划伤或者金属屑粒脱落属屑粒脱落局部接触局部接触接接

7、触触面面积积小小应应力大力大润润滑滑油油膜膜、氧氧化化膜被挤破膜被挤破 粘粘着着磨磨损损按按程程度度不不同同可可分分为为五五级级：轻轻微微磨磨损损、涂涂抹抹、擦擦伤伤、撕撕脱脱、咬咬死死。涂涂抹抹、擦擦伤伤、撕撕脱脱又又称称为为胶胶合合，往往往发生于高速、重载的场合。往发生于高速、重载的场合。减轻粘着磨损的减轻粘着磨损的措施措施：1、合理地选择配对材料，选用硬度差较大的异类材料；、合理地选择配对材料，选用硬度差较大的异类材料；2、采用表面处理，限制摩擦表面的温度，控制压强及、采用表面处理，限制摩擦表面的温度，控制压强及采用含有油性极压添加剂的润滑剂等。采用含有油性极压添加剂的润滑剂等。3 3、

8、疲劳磨损（点蚀）、疲劳磨损（点蚀）两摩擦表面为两摩擦表面为点点或或线接触线接触时，由于局部的弹性变形形成时，由于局部的弹性变形形成了小的接触区。这些小的接触区形成的摩擦副如果了小的接触区。这些小的接触区形成的摩擦副如果受变化接受变化接触应力触应力的作用，则在其反复作用下，的作用，则在其反复作用下，表层将产生裂纹表层将产生裂纹。随着。随着裂纹的扩展与相互连接，表层金属脱落，形成许多月牙型浅裂纹的扩展与相互连接，表层金属脱落，形成许多月牙型浅坑，这种现象称为坑，这种现象称为疲劳磨损疲劳磨损，也称，也称点蚀点蚀。提高抗疲劳磨损的能力的提高抗疲劳磨损的能力的措施措施：1 1、合理地选择材料及材料的硬度

9、；、合理地选择材料及材料的硬度；（以增加塑性变形的（以增加塑性变形的抗力，延缓裂纹形成和扩展）抗力，延缓裂纹形成和扩展）2 2、选择粘度高的润滑油，加入极压添加剂、选择粘度高的润滑油，加入极压添加剂 3 3、减小摩擦面的粗糙度值等。、减小摩擦面的粗糙度值等。4 4、腐蚀磨损、腐蚀磨损 在摩擦过程中，摩擦面与周围介质发生在摩擦过程中，摩擦面与周围介质发生化学化学或或电化学反电化学反应应而产生物质损失的现象，称为而产生物质损失的现象，称为腐蚀磨损腐蚀磨损。氧化磨损氧化磨损 特殊介质腐蚀磨损特殊介质腐蚀磨损 气蚀磨损气蚀磨损2.22.2润滑润滑 在摩擦副间加入在摩擦副间加入润滑剂润滑剂，以降低摩擦，

10、减轻磨损，这种，以降低摩擦，减轻磨损，这种措施称为措施称为润滑润滑。润滑的主要润滑的主要作用作用：（1 1）减小摩擦系数，提高机械效率；）减小摩擦系数，提高机械效率；（2 2）减轻磨损，延长机械的使用寿命；）减轻磨损，延长机械的使用寿命；（3 3）可以起到冷却、防尘以及吸振等作用。）可以起到冷却、防尘以及吸振等作用。液体润滑剂液体润滑剂润滑油润滑油 半固体润滑剂半固体润滑剂润滑脂润滑脂 固体润滑剂固体润滑剂石墨、二硫化钼石墨、二硫化钼（粉末状）（粉末状）气体润滑剂气体润滑剂空气、氢气、水蒸汽空气、氢气、水蒸汽（高速场合）（高速场合）常见润滑剂常见润滑剂:1 1、润滑油、润滑油 主要有主要有矿物

11、油矿物油、合成油合成油、动植物油动植物油等，其中应用最广泛等，其中应用最广泛的为的为矿物油矿物油。粘度粘度是润滑油的一项重要的物理性能指标，是润滑油的一项重要的物理性能指标，粘度的大小粘度的大小表示了液体流动时其内摩擦阻力的大小，粘度愈大，内摩擦表示了液体流动时其内摩擦阻力的大小，粘度愈大，内摩擦阻力就愈大，液体的流动性就愈差。阻力就愈大，液体的流动性就愈差。粘度可用粘度可用动力粘度动力粘度、运动粘度运动粘度、条件粘度条件粘度（恩氏粘度）（恩氏粘度）等表示。我国的石油产品常用等表示。我国的石油产品常用运动粘度运动粘度来标定。来标定。（1）动力粘度 1m3的液体，如果使上、下表面发生1m/s的相

12、对运动所需要的切向力为1N时，该液体的粘度为1Pas（=1Ns/m2)液体的动力粘度示意图液体的动力粘度示意图平行板间液体平行板间液体的层流流动的层流流动 （2 2）运动粘度）运动粘度 液液体体的的动动力力粘粘度度与与液液体体在在同同温温度度下下密密度度的的比比值值。为为动动力力粘粘度度，单单位位为为PaPa s s；为为密密度度，单单位位为为kg/mkg/m3 3。为为运动粘度，单位为运动粘度，单位为 m m2 2/s/s 一般润滑油的牌号就是该润滑油在一般润滑油的牌号就是该润滑油在4040 C C（或（或100100 C C）时）时运动粘度（以运动粘度（以mmmm2 2/s/s为单位）的平

13、均值。为单位）的平均值。（3 3）条件粘度）条件粘度 在规定的温度下从在规定的温度下从恩氏粘度计恩氏粘度计流出流出200ml200ml样品所需的样品所需的时间与时间与同体积蒸馏水同体积蒸馏水在在2020时流出所需的时间之比称为该时流出所需的时间之比称为该液体的条件粘度，以液体的条件粘度，以E E表示。表示。运动粘度和恩氏粘度之间可通过下式进行换算：运动粘度和恩氏粘度之间可通过下式进行换算：当当1.35 1.35 E E 3.2 3.2时，时，当当E E 3.23.2时，时，粘度随温度的升高而降低。粘度随压强的升高而加粘度随温度的升高而降低。粘度随压强的升高而加大，大，但当压强小于但当压强小于2

14、0MPa20MPa时，其影响甚小，可不予考虑。时，其影响甚小，可不予考虑。常用润滑油的性能和用途见表常用润滑油的性能和用途见表2.12.1。润滑油的常用性能指标还有：润滑油的常用性能指标还有：凝点凝点：是指润滑油在规定条件下，不能再自由流动时所达到：是指润滑油在规定条件下，不能再自由流动时所达到的最高温度，它是润滑油在低温工作的一个重要指标。的最高温度，它是润滑油在低温工作的一个重要指标。倾点倾点：是指油品在规定的试验条件下，被冷却的试样能够流：是指油品在规定的试验条件下，被冷却的试样能够流动的最低温度；动的最低温度；闪点闪点：衡量油的易燃性的一种尺度。通常应使工作温度比油：衡量油的易燃性的一

15、种尺度。通常应使工作温度比油的闪点的闪点低低30304040。润滑性（油性）润滑性（油性）：指润滑油中极性分子与金属表面吸附形成：指润滑油中极性分子与金属表面吸附形成一层边界油膜，以减小磨擦和磨损的性能。一层边界油膜，以减小磨擦和磨损的性能。思考题思考题2.1 2.1 机械手表中对润滑油性能的要求除了要考虑粘度外，还应考虑什么？机械手表中对润滑油性能的要求除了要考虑粘度外，还应考虑什么？思考题思考题2.2 2.2 如果冬天在液压系统中加入如果冬天在液压系统中加入L-AN22L-AN22润滑油是合适的，不会漏油，而在夏润滑油是合适的，不会漏油，而在夏 天加入则产生漏油现象，这是为什么？如何设法改

16、变？天加入则产生漏油现象，这是为什么？如何设法改变？2 2、润滑脂、润滑脂 润滑脂润滑脂是在润滑油中加入稠化剂是在润滑油中加入稠化剂(如钙、钠、锂等金属皂如钙、钠、锂等金属皂基）而形成的脂状润滑剂，又称为黄油或干油。基）而形成的脂状润滑剂，又称为黄油或干油。润滑脂的润滑脂的流动性小流动性小，不易流失，所以，不易流失，所以密封简单密封简单，不需经，不需经常补充。润滑脂对载荷和速度变化常补充。润滑脂对载荷和速度变化不是不是很敏感，有较大的适很敏感，有较大的适应范围，但因其摩擦损耗较大，机械效率较低，故不宜用于应范围，但因其摩擦损耗较大，机械效率较低，故不宜用于高速传动的场合。高速传动的场合。多半用

17、于低速、受冲击或间歇运动处。多半用于低速、受冲击或间歇运动处。(1)(1)滴点滴点 是指润滑脂受热后从标准测量杯的孔口滴下第是指润滑脂受热后从标准测量杯的孔口滴下第一滴油时的温度。一滴油时的温度。耐高温性。耐高温性。(2)(2)锥入度锥入度 即即润滑脂的稠度润滑脂的稠度。它表明润滑脂内阻力的大。它表明润滑脂内阻力的大小和流动性的强弱，锥入度越小，表明润滑脂越稠，承载能小和流动性的强弱，锥入度越小，表明润滑脂越稠，承载能力越强，密封性越好，但磨擦阻力也越大，流动性越差，因力越强，密封性越好，但磨擦阻力也越大，流动性越差，因而不易填充较小磨擦间隙。而不易填充较小磨擦间隙。目前使用最多的是钙基润滑脂

18、，其耐水性强，但耐热性目前使用最多的是钙基润滑脂，其耐水性强，但耐热性差。差。常用润滑脂的主要性能和用途列于常用润滑脂的主要性能和用途列于表表2.22.2。润滑脂的主要物理性能指标为润滑脂的主要物理性能指标为滴点滴点、锥入度锥入度和和耐水性耐水性等。等。3 3、润滑剂的选用、润滑剂的选用 润滑剂选用的基本原则是：润滑剂选用的基本原则是：（1）在低速、重载、高温、间隙大的情况下，应选用）在低速、重载、高温、间隙大的情况下，应选用粘度较大的润滑油；粘度较大的润滑油；（2）在高速、轻载、低温、间隙小的情况下应选粘度）在高速、轻载、低温、间隙小的情况下应选粘度较小的润滑油。较小的润滑油。（3）润滑脂主

19、要用于速度低、载荷大、不需经常加油、）润滑脂主要用于速度低、载荷大、不需经常加油、使用要求不高或灰尘较多的场合。使用要求不高或灰尘较多的场合。（4）气体、固体润滑剂主要用于高温、高压、防止污）气体、固体润滑剂主要用于高温、高压、防止污染等一般润滑剂不能适用的场合。染等一般润滑剂不能适用的场合。思考题思考题2.3：夏天发现液压系统中的油变稀了，有人将润滑夏天发现液压系统中的油变稀了，有人将润滑脂加入，调均后使油变稠。这样做行吗脂加入，调均后使油变稠。这样做行吗?润滑方法和润滑装置润滑方法和润滑装置 机械设备的润滑，主要集中在机械设备的润滑，主要集中在传动件传动件和和支承件支承件上。上。油润滑的方

20、法大概有四种：油润滑的方法大概有四种：集中润滑或分散润滑集中润滑或分散润滑 连续润滑或间歇润滑连续润滑或间歇润滑 压力润滑或无压力润滑压力润滑或无压力润滑 循环式润滑或非循环式润滑循环式润滑或非循环式润滑 分散润滑比集中润滑简便。分散润滑比集中润滑简便。对于对于轻载轻载、低速低速的磨擦副可采用的磨擦副可采用间歇无压力润滑间歇无压力润滑或或间歇压力间歇压力润滑润滑，利用，利用油壶油壶、油枪油枪将油注入油杯进行润滑。将油注入油杯进行润滑。连续无压力润滑连续无压力润滑可采用可采用油绳油绳、油垫油垫、针阀式油杯针阀式油杯、油环油环、油油轮轮等润滑装置。而等润滑装置。而连续压力润滑连续压力润滑需采用需采

21、用油泵油泵、喷咀喷咀装置，高装置，高速时还可采用速时还可采用油雾发生器油雾发生器实现油雾润滑。实现油雾润滑。压配式注油杯压配式注油杯旋盖式注油杯旋盖式注油杯 手工用油壶或油枪向注油杯内注油，只能做到间歇手工用油壶或油枪向注油杯内注油，只能做到间歇润滑；只用于小型、低速或间歇运动的轴承。润滑；只用于小型、低速或间歇运动的轴承。针阀油针阀油杯杯油芯油油芯油杯（低杯（低中速）中速）共同点：都可做到连续滴油润滑共同点：都可做到连续滴油润滑不同点：针阀油杯滴油速度可调，停车时可停止供不同点：针阀油杯滴油速度可调，停车时可停止供油；油芯油杯在停车时仍继续滴油。油；油芯油杯在停车时仍继续滴油。油环润滑油环润

22、滑旋盖式油脂杯旋盖式油脂杯 脂润滑装置。杯脂润滑装置。杯中装满润滑脂后，旋中装满润滑脂后，旋动上盖即可将润滑脂动上盖即可将润滑脂挤入轴承中。挤入轴承中。2.32.3密封装置密封装置 密封装置从总体上可分为两大类：密封装置从总体上可分为两大类：（1 1）固定密封固定密封：即密封后密封件之间固定不动；如管道：即密封后密封件之间固定不动；如管道与管道连接外结合面间的密封；与管道连接外结合面间的密封；固定密封可采用各种固定密封可采用各种垫片垫片，包括金属、非金属垫片以及包括金属、非金属垫片以及密封胶等。密封胶等。（2 2）动密封动密封：即密封后两密封件之间有相对运动。如放：即密封后两密封件之间有相对运

23、动。如放置置轴和轴承盖轴和轴承盖间的密封。间的密封。动密封又分为动密封又分为接触式接触式、非接触式非接触式、半接触式半接触式密封，其中密封，其中应用较广的是接触式密封，它主要是利用各种应用较广的是接触式密封，它主要是利用各种密封圈密封圈或或毡圈毡圈密封。各种密封件都已标准化，可查阅手册选取适当的形式。密封。各种密封件都已标准化，可查阅手册选取适当的形式。接触式密封接触式密封O形密封圈密封形密封圈密封 U形密封圈密封形密封圈密封 毡圈密封（填料密封的一种）：主要起毡圈密封（填料密封的一种）：主要起防尘防尘作用作用 用于低速脂润滑处用于低速脂润滑处 非接触式密封非接触式密封 隙缝密封曲路密封 结论

24、结论 （1 1）在设计机械时，选择适当的润）在设计机械时，选择适当的润滑装置和密封装置是滑装置和密封装置是必不可少必不可少的。的。（2 2）在使用机械时，更应注意机械）在使用机械时，更应注意机械的的润滑润滑和和维护维护。还应注意密封情况，如。还应注意密封情况，如有漏油现象，应查找原因，及时更换密有漏油现象，应查找原因，及时更换密封件。封件。复习题：复习题：1 1、按摩擦副表面间的润滑状态，摩擦可分为那几类？各、按摩擦副表面间的润滑状态，摩擦可分为那几类？各有何特点？有何特点？2 2、典型的磨损过程分哪三个阶段？磨损按机理分哪几种、典型的磨损过程分哪三个阶段？磨损按机理分哪几种类型？类型？3 3、润滑油和润滑脂的主要性能指标有哪些？、润滑油和润滑脂的主要性能指标有哪些？4 4、如何选择适当的润滑剂？、如何选择适当的润滑剂？5 5、接触式密封中常用的密封件有哪些、接触式密封中常用的密封件有哪些?