機械設(shè)計-第04章-周興義

1、第四章第四章 摩擦、磨損與潤滑概述摩擦、磨損與潤滑概述 摩擦摩擦 一物體與另一物體一物體與另一物體直接接觸直接接觸 兩者間有兩者間有相對運動相對運動（或趨勢）（或趨勢） 接觸表面要產(chǎn)生接觸表面要產(chǎn)生切向阻力切向阻力（即摩擦力）的現(xiàn)象（即摩擦力）的現(xiàn)象 工業(yè)上約有工業(yè)上約有1/31/31/21/2的的能源消耗能源消耗在各種形式的摩擦中在各種形式的摩擦中 機械中的零件因機械中的零件因磨損報廢磨損報廢 摩擦也有摩擦也有有利的一面有利的一面（汽車行駛與剎車、機械夾具、帶傳動等）（汽車行駛與剎車、機械夾具、帶傳動等） 第四章 摩擦、磨損與潤滑概述 磨損磨損 摩擦的摩擦的結(jié)果結(jié)果 摩擦表面摩擦表面物質(zhì)的流

2、失或轉(zhuǎn)移物質(zhì)的流失或轉(zhuǎn)移 潤滑潤滑 在摩擦面內(nèi)在摩擦面內(nèi)加入物質(zhì)使兩表面分開加入物質(zhì)使兩表面分開 減小摩擦、磨損的減小摩擦、磨損的方法方法 摩擦學(xué)摩擦學(xué) 研究有關(guān)研究有關(guān)摩擦摩擦、磨損磨損與與潤滑潤滑的科學(xué)的科學(xué) 4-1 4-1 摩擦摩擦 4-2 4-2 磨損磨損 4-3 4-3 潤滑劑、添加劑和潤滑方法潤滑劑、添加劑和潤滑方法 4-4 4-4 流體潤滑原理簡介流體潤滑原理簡介 第四章第四章 摩擦、磨損與潤滑概述摩擦、磨損與潤滑概述 4-1 4-1 摩擦摩擦 4-2 4-2 磨損磨損 4-3 4-3 潤滑劑、添加劑和潤滑方法潤滑劑、添加劑和潤滑方法 4-4 4-4 流體潤滑原理簡介流體潤滑原理

3、簡介 第四章第四章 摩擦、磨損與潤滑概述摩擦、磨損與潤滑概述 摩擦摩擦 內(nèi)摩擦：發(fā)生在內(nèi)摩擦：發(fā)生在物質(zhì)內(nèi)部物質(zhì)內(nèi)部的阻礙的阻礙分子分子之間之間運動運動的摩擦的摩擦 外摩擦：在外摩擦：在兩個物體兩個物體接觸表面之間產(chǎn)生的阻礙接觸表面之間產(chǎn)生的阻礙相對運動相對運動的摩擦的摩擦 摩擦摩擦 靜摩擦：只有相對運動靜摩擦：只有相對運動趨勢趨勢 動摩擦動摩擦 滾動滾動摩擦摩擦 滑動滑動摩擦摩擦 干摩擦干摩擦 邊界摩擦邊界摩擦 混合磨擦混合磨擦 流體摩擦流體摩擦 1.1.按摩擦按摩擦機理機理 2.2.按按運動形式運動形式 4-1 4-1 摩擦摩擦 （一）摩擦的（一）摩擦的分類分類 1.1.干摩擦干摩擦 表面

4、間表面間無任何潤滑劑或保護膜無任何潤滑劑或保護膜 純金屬接觸純金屬接觸的摩擦的摩擦 nfFF 4-1 4-1 摩擦摩擦 （二）（二）滑動摩擦滑動摩擦的四種狀態(tài)的四種狀態(tài) 摩擦系數(shù)一般在摩擦系數(shù)一般在f=0.1f=0.1量級量級 阻力大、磨損重、發(fā)熱高、易膠合、壽命阻力大、磨損重、發(fā)熱高、易膠合、壽命 短短 邊界膜邊界膜 物理吸附膜物理吸附膜 化學(xué)吸附膜化學(xué)吸附膜 化學(xué)反應(yīng)膜化學(xué)反應(yīng)膜 2.2.邊界摩擦邊界摩擦 潤滑油與金屬潤滑油與金屬吸附吸附，形成油膜（，形成油膜（邊界膜邊界膜） 摩擦油膜將金屬表面隔開，但摩擦油膜將金屬表面隔開，但高峰部分仍相互接觸高峰部分仍相互接觸 4-1 4-1 摩擦摩擦

5、 （二）（二）滑動摩擦滑動摩擦的四種狀態(tài)的四種狀態(tài) 摩擦系數(shù)一般在摩擦系數(shù)一般在f=0.01f=0.01左右左右 摩擦系數(shù)一般在摩擦系數(shù)一般在f=10f=10-3 -3數(shù)量級 數(shù)量級 3.3.流體摩擦流體摩擦 兩金屬表面兩金屬表面完全被液體隔開完全被液體隔開，摩擦只發(fā)生在，摩擦只發(fā)生在流體內(nèi)部流體內(nèi)部 4-1 4-1 摩擦摩擦 （二）（二）滑動摩擦滑動摩擦的四種狀態(tài)的四種狀態(tài) 一般摩擦系數(shù)為一般摩擦系數(shù)為f=0.01-0.001f=0.01-0.001數(shù)量級數(shù)量級 4.4.混合摩擦混合摩擦 摩擦面間同時存在摩擦面間同時存在邊界邊界摩擦和摩擦和流體流體摩擦的混合狀態(tài)摩擦的混合狀態(tài) 4-1 4-1

6、 摩擦摩擦 （二）（二）滑動摩擦滑動摩擦的四種狀態(tài)的四種狀態(tài) 4-1 4-1 摩擦摩擦 4-2 4-2 磨損磨損 4-3 4-3 潤滑劑、添加劑和潤滑方法潤滑劑、添加劑和潤滑方法 4-4 4-4 流體潤滑原理簡介流體潤滑原理簡介 第四章第四章 摩擦、磨損與潤滑概述摩擦、磨損與潤滑概述 磨損量 時間 磨合磨合 穩(wěn)定磨損穩(wěn)定磨損劇烈磨損劇烈磨損 零件零件表面破壞表面破壞，運動副間隙增大，運動副間隙增大 動載動載振動振動 溫升溫升提高提高 磨損磨損速度急劇上升速度急劇上升 直至零件直至零件失效失效 4-2 4-2 磨損磨損 1.1.磨合階段磨合階段 2.2.穩(wěn)定磨損階段穩(wěn)定磨損階段 3.3.劇烈磨損

7、階段劇烈磨損階段 （二）磨損的（二）磨損的過程過程 縮短縮短磨合期磨合期 延長延長穩(wěn)定磨損期穩(wěn)定磨損期 推遲推遲劇烈磨損期劇烈磨損期 4-2 4-2 磨損磨損 （二）磨損的（二）磨損的種類種類（按磨損機理）（按磨損機理） 1.1.粘附粘附磨損（磨損（膠合膠合磨損）磨損） 摩擦表面在摩擦表面在正壓力正壓力作用下發(fā)生作用下發(fā)生“冷焊冷焊” 相對運動相對運動導(dǎo)致焊點破壞，導(dǎo)致焊點破壞，材料遷移材料遷移 4-2 4-2 磨損磨損 （二）磨損的（二）磨損的種類種類（按磨損機理）（按磨損機理） 2.2.疲勞疲勞磨損（磨損（點蝕點蝕） 變應(yīng)力作用下表面發(fā)生變應(yīng)力作用下表面發(fā)生疲勞破壞疲勞破壞 接觸應(yīng)力接觸應(yīng)

8、力過大引起過大引起 4-2 4-2 磨損磨損 （二）磨損的（二）磨損的種類種類（按磨損機理）（按磨損機理） 3.3.磨粒磨粒磨損磨損 進入摩擦面間的游離進入摩擦面間的游離硬顆粒硬顆粒（灰塵）或（灰塵）或硬的輪廓峰尖硬的輪廓峰尖（另一面較軟）（另一面較軟） 最最常見常見的磨損形式的磨損形式 4-2 4-2 磨損磨損 （二）磨損的（二）磨損的種類種類（按磨損機理）（按磨損機理） 4.4.腐蝕腐蝕磨損磨損 機械作用機械作用及材料與環(huán)境的及材料與環(huán)境的化學(xué)作用化學(xué)作用共同引起共同引起 5.5.流體磨粒流體磨粒磨損和磨損和流體侵蝕流體侵蝕磨損磨損 流體磨粒流體磨粒磨損：流體中磨損：流體中夾帶的硬質(zhì)顆粒夾

9、帶的硬質(zhì)顆粒引起引起 流體侵蝕流體侵蝕磨損（沖蝕磨損）：流體的磨損（沖蝕磨損）：流體的腐蝕與沖刷腐蝕與沖刷引起引起 4-1 4-1 摩擦摩擦 4-2 4-2 磨損磨損 4-3 4-3 潤滑劑、添加劑和潤滑方法潤滑劑、添加劑和潤滑方法 4-4 4-4 流體潤滑原理簡介流體潤滑原理簡介 第四章第四章 摩擦、磨損與潤滑概述摩擦、磨損與潤滑概述 潤滑劑潤滑劑 氣體潤滑劑氣體潤滑劑 液體潤滑劑（油）液體潤滑劑（油） 固體潤滑劑固體潤滑劑 半固體潤滑劑（脂）半固體潤滑劑（脂） 4-3 4-3 潤滑劑、添加劑和潤滑方法潤滑劑、添加劑和潤滑方法 （一）（一）潤滑劑潤滑劑的作用與分類的作用與分類 1.1.潤滑劑

10、的潤滑劑的作用作用 減少摩擦、磨損減少摩擦、磨損 冷卻、吸振、防銹、密封（潤滑脂）冷卻、吸振、防銹、密封（潤滑脂） 2.2.潤滑劑的潤滑劑的分類分類 潤滑油潤滑油 有機油：動物油、植物油有機油：動物油、植物油 礦物油：價格低廉、用途廣礦物油：價格低廉、用途廣 化學(xué)合成油化學(xué)合成油 4-3 4-3 潤滑劑、添加劑和潤滑方法潤滑劑、添加劑和潤滑方法 （二）（二）潤滑油潤滑油 1.1.潤滑油的潤滑油的分類分類 2.1 2.1 粘度粘度 流體內(nèi)流體內(nèi)摩擦阻力摩擦阻力大小大小 粘度越粘度越高高，油越，油越稠，摩擦力越大稠，摩擦力越大 動力粘度、運動粘度、條件粘度動力粘度、運動粘度、條件粘度 4-3 4-

11、3 潤滑劑、添加劑和潤滑方法潤滑劑、添加劑和潤滑方法 2.2.潤滑油的潤滑油的指標(biāo)指標(biāo) （二）（二）潤滑油潤滑油 2.1 2.1 粘度粘度 動力動力粘度粘度： 油呈層流分布，層與層之間的油呈層流分布，層與層之間的摩擦剪應(yīng)力摩擦剪應(yīng)力滿足：滿足： 4-3 4-3 潤滑劑、添加劑和潤滑方法潤滑劑、添加劑和潤滑方法 2.2.潤滑油的潤滑油的指標(biāo)指標(biāo) y v 牛頓液體流動定律牛頓液體流動定律 比例常數(shù)比例常數(shù) ，流體動力粘度流體動力粘度，國際單位，國際單位 Pa.sPa.s（帕（帕. .秒）秒） （二）（二）潤滑油潤滑油 單位：單位：St(St(斯斯) )，1St=101St=10-4 -4 m m2

12、 2/s/s cSt( cSt(厘斯厘斯) ) ，1cSt=101cSt=10-6 -6 m m2 2/s/s 2.1 2.1 粘度粘度 4-3 4-3 潤滑劑、添加劑和潤滑方法潤滑劑、添加劑和潤滑方法 2.2.潤滑油的潤滑油的指標(biāo)指標(biāo) 運動運動粘度：粘度： y v 動力粘度動力粘度 工程中常用工程中常用運動粘度運動粘度 運動粘度與運動粘度與牌號牌號的關(guān)系的關(guān)系 牌號牌號L-ANL-AN5 5 粘度等級粘度等級5 5 4040C C時運動粘度時運動粘度5.06cSt5.06cSt （二）（二）潤滑油潤滑油 通過測定潤滑油通過測定潤滑油穿過規(guī)定孔道的時間穿過規(guī)定孔道的時間來進行計量的粘度來進行計

13、量的粘度 單位：單位：恩氏度恩氏度（E Et t） 與運動粘度的與運動粘度的換算關(guān)系換算關(guān)系見見P53P53 2.1 2.1 粘度粘度 4-3 4-3 潤滑劑、添加劑和潤滑方法潤滑劑、添加劑和潤滑方法 2.2.潤滑油的潤滑油的指標(biāo)指標(biāo) 條件條件粘度：粘度： y v 動力粘度動力粘度 運動粘度運動粘度 （二）（二）潤滑油潤滑油 粘度隨粘度隨溫度升高而降低溫度升高而降低，隨，隨壓力升高而升高壓力升高而升高 高溫高溫條件選用條件選用高粘度高粘度潤滑油潤滑油 高速高速、輕載輕載條件選用條件選用低粘度低粘度潤滑油，低速、重載反之潤滑油，低速、重載反之 2.1 2.1 粘度粘度 4-3 4-3 潤滑劑、添

14、加劑和潤滑方法潤滑劑、添加劑和潤滑方法 2.2.潤滑油的潤滑油的指標(biāo)指標(biāo) （二）（二）潤滑油潤滑油 潤滑油中加入硫、氯、磷的潤滑油中加入硫、氯、磷的有機極性化合物有機極性化合物 油中極性分子在金屬表面油中極性分子在金屬表面生成化學(xué)反應(yīng)邊界膜生成化學(xué)反應(yīng)邊界膜的性能的性能 化學(xué)膜化學(xué)膜 2.2 2.2 潤滑性（油性）潤滑性（油性） 4-3 4-3 潤滑劑、添加劑和潤滑方法潤滑劑、添加劑和潤滑方法 2.2.潤滑油的潤滑油的指標(biāo)指標(biāo) 油油吸附吸附于摩擦表面的性能于摩擦表面的性能 潤滑性越好潤滑性越好，油膜與金屬表面的，油膜與金屬表面的吸附能力越強吸附能力越強 物理膜物理膜 2.3 2.3 極壓性極壓

15、性 （二）（二）潤滑油潤滑油 在在高溫高溫氣體中，潤滑油發(fā)生氣體中，潤滑油發(fā)生氧化氧化生成酸性化合物生成酸性化合物 酸性化合物酸性化合物腐蝕金屬腐蝕金屬，加劇金屬的磨損，加劇金屬的磨損 2.3 2.3 閃點閃點 4-3 4-3 潤滑劑、添加劑和潤滑方法潤滑劑、添加劑和潤滑方法 2.2.潤滑油的潤滑油的指標(biāo)指標(biāo) 衡量油的衡量油的易燃性易燃性指標(biāo)指標(biāo) 油油加熱加熱蒸發(fā)出的蒸發(fā)出的油汽油汽，遇火焰遇火焰能發(fā)出能發(fā)出閃光閃光時的時的最低溫度最低溫度 通常使油的通常使油的工作溫度比閃點低工作溫度比閃點低30304040 規(guī)定的條件下，規(guī)定的條件下，不能再自由流動不能再自由流動時所達到的時所達到的最高溫度

16、最高溫度 低溫工作機器低溫工作機器的重要指標(biāo)的重要指標(biāo) 2.3 2.3 凝點凝點 2.4 2.4 氧化穩(wěn)定性氧化穩(wěn)定性 （二）（二）潤滑油潤滑油 分類分類 鈣基潤滑脂鈣基潤滑脂 鈉基潤滑脂鈉基潤滑脂 鋰基潤滑脂鋰基潤滑脂 鋁基潤滑脂鋁基潤滑脂 4-3 4-3 潤滑劑、添加劑和潤滑方法潤滑劑、添加劑和潤滑方法 1.1.潤滑脂的潤滑脂的特點特點 （三）（三）潤滑脂潤滑脂 潤滑油潤滑油+ +稠化劑稠化劑（鈣、鋰、鈉等）（鈣、鋰、鈉等） 膏狀物膏狀物，不易流動，可保持在摩擦表面，不易流動，可保持在摩擦表面 性能性能不穩(wěn)定，不穩(wěn)定，摩擦摩擦功耗大功耗大 適用適用場合場合：難以經(jīng)常供油，低速，溫度變化不大

17、：難以經(jīng)常供油，低速，溫度變化不大 潤滑脂潤滑脂內(nèi)阻力大小內(nèi)阻力大小和和流動性強弱流動性強弱 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)錐體錐體，標(biāo)準(zhǔn)溫度下，由潤滑脂表面經(jīng)，標(biāo)準(zhǔn)溫度下，由潤滑脂表面經(jīng)5s5s后后刺入的深度刺入的深度 錐度錐度越小越小，潤滑脂，潤滑脂越稠越稠 4-3 4-3 潤滑劑、添加劑和潤滑方法潤滑劑、添加劑和潤滑方法 2.2.潤滑脂的潤滑脂的指標(biāo)指標(biāo) （三）（三）潤滑脂潤滑脂 2.1 2.1 錐入度（稠度）錐入度（稠度） 規(guī)定規(guī)定加熱加熱條件下，潤滑脂從標(biāo)準(zhǔn)孔口條件下，潤滑脂從標(biāo)準(zhǔn)孔口滴下第一滴時的溫度滴下第一滴時的溫度 潤滑油的潤滑油的工作溫度工作溫度至少至少低于滴點低于滴點2020C C 2.2 2.

18、2 滴點滴點 二硫化鉬，石墨，聚四氟乙烯等二硫化鉬，石墨，聚四氟乙烯等 4-3 4-3 潤滑劑、添加劑和潤滑方法潤滑劑、添加劑和潤滑方法 1.1.特點特點 （四）（四）固體潤滑劑固體潤滑劑 涂敷、粘結(jié)或燒結(jié)涂敷、粘結(jié)或燒結(jié)在摩擦表面在摩擦表面，制成復(fù)合材料，制成復(fù)合材料 依靠材料自身的潤滑性能在摩擦表面形成依靠材料自身的潤滑性能在摩擦表面形成固體膜固體膜 適用于有適用于有特殊要求的場合特殊要求的場合（環(huán)境清潔要求、真空、高溫）（環(huán)境清潔要求、真空、高溫） 2.2.常用材料常用材料 1.1 1.1 間歇式間歇式供油裝置供油裝置 壓配壓配式注油杯式注油杯旋套旋套式注油杯式注油杯 4-3 4-3 潤

19、滑劑、添加劑和潤滑方法潤滑劑、添加劑和潤滑方法 1.1.油潤滑油潤滑 （五）（五）潤滑方法潤滑方法 用于用于小型小型、低速低速或或間歇運動間歇運動裝置裝置 在需潤滑的部位安裝在需潤滑的部位安裝油杯油杯 手工用手工用油壺或油槍油壺或油槍將潤滑油注入油杯將潤滑油注入油杯 油芯油芯油杯油杯 針閥針閥油杯油杯 1.2 1.2 連續(xù)連續(xù)供油裝置（用于供油裝置（用于重要重要裝置）裝置） 4-3 4-3 潤滑劑、添加劑和潤滑方法潤滑劑、添加劑和潤滑方法 1.1.油潤滑油潤滑 （五）（五）潤滑方法潤滑方法 滴油滴油潤滑潤滑 針閥針閥油杯：可油杯：可調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)滴油速度，可滴油速度，可停止停止供油供油 油芯油芯油杯

20、：停車時仍繼續(xù)滴油（油杯：停車時仍繼續(xù)滴油（無用消耗無用消耗） 1.2 1.2 連續(xù)連續(xù)供油裝置（用于供油裝置（用于重要重要裝置）裝置） 4-3 4-3 潤滑劑、添加劑和潤滑方法潤滑劑、添加劑和潤滑方法 1.1.油潤滑油潤滑 （五）（五）潤滑方法潤滑方法 浸油、飛濺浸油、飛濺潤滑潤滑 將將齒輪齒輪浸入到浸入到減速箱的油池減速箱的油池中中 齒輪將油齒輪將油濺起濺起以潤滑以潤滑軸承軸承 噴油噴油潤滑潤滑 用用油泵油泵、噴嘴噴嘴進行供油進行供油 滴油潤滑、浸油潤滑、飛濺潤滑、噴油潤滑滴油潤滑、浸油潤滑、飛濺潤滑、噴油潤滑 用于低速用于低速 用于高用于高 速速 1.2 1.2 連續(xù)連續(xù)供油裝置（用于供油裝置（用于重要重要裝置）裝置） 4-3 4-3 潤滑劑、添加劑和潤滑方法潤滑劑、添加劑和潤滑方法 1.1.油潤滑油潤滑 （五）（五）潤滑方法潤滑方法 壓力循環(huán)壓力循環(huán)潤滑潤滑 用用油泵油泵進行壓力供油進行壓力供油 可保證供油可保證供油充分充分 能帶走能帶走摩擦熱摩擦熱 多用于多用于高速重載高速重載的軸承的軸承 4-3 4-3 潤滑劑、添加劑和潤滑方法潤滑劑、添加劑和潤