機(jī)械設(shè)計 第二章講解

1、2-2 摩擦摩擦 2-3 磨損磨損 2-4 潤潤 滑滑 2-5 流體潤滑原理簡介流體潤滑原理簡介 2-1 概述概述 第2章 機(jī)械零部件的摩擦、磨損、潤滑 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-282 q 摩擦摩擦是相對運動的物體表面間的相互阻礙作用現(xiàn)象；是相對運動的物體表面間的相互阻礙作用現(xiàn)象； q 磨損磨損是由于摩擦而造成的物體表面材料的損失或轉(zhuǎn)移；是由于摩擦而造成的物體表面材料的損失或轉(zhuǎn)移； q 潤滑潤滑是減輕摩擦和磨損所應(yīng)采取的措施。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)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)摩擦學(xué)是研究相

2、對運動的作用是研究相對運動的作用表面間表面間的的摩擦、磨損和潤滑摩擦、磨損和潤滑，以及三者間相，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?；リP(guān)系的理論與應(yīng)用的一門邊緣學(xué)科。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，摩擦學(xué)的理論和應(yīng)用必將由宏觀進(jìn)入微觀，由靜態(tài)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，摩擦學(xué)的理論和應(yīng)用必將由宏觀進(jìn)入微觀，由靜態(tài) 進(jìn)入動態(tài)，由定性進(jìn)入定量，成為系統(tǒng)綜合研究的領(lǐng)域。進(jìn)入動態(tài)，由定性進(jìn)入定量，成為系統(tǒng)綜合研究的領(lǐng)域。 世界上使用的能源大約有世界上使用的能源大約有 1/31/2 消耗于摩擦消耗于摩擦。如果能夠盡力減少無用。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(jī)械產(chǎn)品的易損零件大部分是

3、由于的摩擦消耗，便可大量節(jié)省能源。另外，機(jī)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。次數(shù)和費用，又能節(jié)省制造零件及其所需材料的費用。 概述2-1 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-283 摩 擦 二、摩擦的分類二、摩擦的分類 內(nèi)內(nèi) 摩摩 擦：擦：在物質(zhì)的在物質(zhì)的內(nèi)部發(fā)生內(nèi)部發(fā)生的阻礙分子之間相對運動的現(xiàn)象。的阻礙分子之間相對運動的現(xiàn)象。 外外 摩摩 擦：擦：在相對運動的物體表面間發(fā)生的相互阻礙作用現(xiàn)象。在相對運動的物體表面

4、間發(fā)生的相互阻礙作用現(xiàn)象。 靜靜 摩摩 擦：擦：僅有僅有相對運動趨勢相對運動趨勢時的摩擦。時的摩擦。 動動 摩摩 擦：擦：在在相對運動進(jìn)行中相對運動進(jìn)行中的摩擦。的摩擦。 滑動摩擦：滑動摩擦：物體表面間的運動形式是物體表面間的運動形式是相對滑動相對滑動。 滾動摩擦：滾動摩擦：物體表面間的運動形式是物體表面間的運動形式是相對滾動。相對滾動。 q “機(jī)械說機(jī)械說”產(chǎn)生摩擦的原因是表面產(chǎn)生摩擦的原因是表面微凸體微凸體的相互阻礙作用；的相互阻礙作用； q “ “分子說分子說”產(chǎn)生摩擦的原因是表面材料分子間的吸力作用；產(chǎn)生摩擦的原因是表面材料分子間的吸力作用； 一、摩擦的機(jī)理一、摩擦的機(jī)理 q “ “機(jī)

5、械分子說機(jī)械分子說”兩種作用均有。兩種作用均有。 2-2 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-284 1785年，法國的庫侖用機(jī)械嚙合概念解釋干摩擦，提出摩擦理論。后來年，法國的庫侖用機(jī)械嚙合概念解釋干摩擦，提出摩擦理論。后來 又有人提出分子吸引理論和靜電力學(xué)理論。又有人提出分子吸引理論和靜電力學(xué)理論。1935年，英國的鮑登等人開始用年，英國的鮑登等人開始用 材料粘附概念研究干摩擦，材料粘附概念研究干摩擦，1950年，鮑登提出了粘附理論。年，鮑登提出了粘附理論。 摩 擦 三、三、 種滑動摩擦狀態(tài)種滑動摩擦狀態(tài) （詳細(xì)介紹）（詳細(xì)介紹） . 干摩擦干摩擦是指表面間是指表面間無任何潤滑劑無任何潤

6、滑劑或或保護(hù)膜保護(hù)膜的的純金屬接觸時純金屬接觸時的摩擦。的摩擦。 2-2 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-285 簡單黏附理論模型：在干摩擦條件下，可將較硬表面堅硬的輪廓峰在較簡單黏附理論模型：在干摩擦條件下，可將較硬表面堅硬的輪廓峰在較 軟表面上犁出軟表面上犁出“犁溝犁溝”時所需克服的阻力忽略不計，則摩擦力時所需克服的阻力忽略不計，則摩擦力 Brf AF B 結(jié)點材料的剪切強(qiáng)度極限結(jié)點材料的剪切強(qiáng)度極限，MPa； r A真實接觸面積真實接觸面積，mm2 f F摩擦力摩擦力，N 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-286 對于理想的彈塑性材料真實接觸面積對于理想的彈塑性材料真實接觸面積

7、A A 為 為: : sy n r F A B sy n Brf F AF 故得：故得： 金屬的摩擦系數(shù)為：金屬的摩擦系數(shù)為： sy B n f F F f B B、 sy sy是指相接觸兩種金屬中較軟者的剪切強(qiáng)度極限與壓縮是指相接觸兩種金屬中較軟者的剪切強(qiáng)度極限與壓縮 屈服極限。屈服極限。 上述結(jié)論不完全符合實際。為此，鮑登等人于上述結(jié)論不完全符合實際。為此，鮑登等人于19641964年又提出了年又提出了 一種更切合實際的修正黏附理論。一種更切合實際的修正黏附理論。 大多數(shù)金屬的的大多數(shù)金屬的的 B B/sy sy值均較接近，所以摩擦系數(shù)相差甚小。值均較接近，所以摩擦系數(shù)相差甚小。 潘 海

8、兵 潘 海 兵 2021-6-287 修正黏附理論修正黏附理論認(rèn)為認(rèn)為: :在摩擦情況下，在摩擦情況下，輪廓峰輪廓峰接觸區(qū)同時有壓應(yīng)力接觸區(qū)同時有壓應(yīng)力 和切應(yīng)力存在。金屬材料的塑性變形同時取決于壓應(yīng)力和切應(yīng)力和切應(yīng)力存在。金屬材料的塑性變形同時取決于壓應(yīng)力和切應(yīng)力 的復(fù)合作用，而不僅僅取決于金屬材料的壓縮屈服極限。的復(fù)合作用，而不僅僅取決于金屬材料的壓縮屈服極限。 sy Bj f 故修正后的粘附理論為故修正后的粘附理論為: : 粘附理論與實際情況比較接近，可以在相當(dāng)大的范圍內(nèi)解釋粘附理論與實際情況比較接近，可以在相當(dāng)大的范圍內(nèi)解釋 摩擦現(xiàn)象。摩擦現(xiàn)象。 在工程中在工程中, ,常用金屬材料副的

9、摩擦系數(shù)是指常用金屬材料副的摩擦系數(shù)是指: : 在常規(guī)壓力與速度條件下，通過實驗測定的一個常數(shù)。在常規(guī)壓力與速度條件下，通過實驗測定的一個常數(shù)。 者的壓縮屈服極限兩種金屬基體中的較軟 界面剪切強(qiáng)度極限 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-288 . 邊界摩擦邊界摩擦是指摩擦表面被吸附在表面的邊界膜隔開，其是指摩擦表面被吸附在表面的邊界膜隔開，其 摩擦性質(zhì)取決于邊界膜和表面的吸附性能時的摩擦。摩擦性質(zhì)取決于邊界膜和表面的吸附性能時的摩擦。 （詳細(xì)介紹）（詳細(xì)介紹） 邊界摩擦邊界摩擦 邊界膜分類：邊界膜分類：吸附膜、反應(yīng)膜吸附膜、反應(yīng)膜 物理吸附膜物理吸附膜潤滑油中的極性分子與金潤滑油中的極性分

10、子與金 屬表面相互吸附而形成屬表面相互吸附而形成 化學(xué)吸附膜化學(xué)吸附膜潤滑油中的分子靠分子鍵潤滑油中的分子靠分子鍵 與金屬表面形成化學(xué)吸附與金屬表面形成化學(xué)吸附 化學(xué)反應(yīng)膜化學(xué)反應(yīng)膜潤滑油中的化學(xué)添加劑與金屬潤滑油中的化學(xué)添加劑與金屬 進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而形成的膜進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而形成的膜 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-289 3 3 流體摩擦（流體潤滑）流體摩擦（流體潤滑） 流體膜厚度流體膜厚度大到足以將兩大到足以將兩 表面的粗糙峰完全隔開，就形表面的粗糙峰完全隔開，就形 成了流體潤滑。因為成了流體潤滑。因為摩擦完全摩擦完全 發(fā)生在流體內(nèi)部分子之間，金發(fā)生在流體內(nèi)部分子之間，金 屬表面無磨損屬

11、表面無磨損，這是理想的潤，這是理想的潤 滑狀態(tài)?；瑺顟B(tài)。 根據(jù)根據(jù)流體膜流體膜形成原理，流體潤滑可分為：形成原理，流體潤滑可分為： 流體靜壓潤滑流體靜壓潤滑人為的在兩運動副表面間輸入具有一定人為的在兩運動副表面間輸入具有一定 壓力的潤滑油，強(qiáng)迫形成潤滑油膜。壓力的潤滑油，強(qiáng)迫形成潤滑油膜。 流體動壓潤滑流體動壓潤滑依靠依靠幾何效應(yīng)幾何效應(yīng)、速度效應(yīng)速度效應(yīng)、粘度效應(yīng)粘度效應(yīng)及及供油供油 量自動量自動形成油膜的潤滑。該潤滑不能在兩平行表間形成。形成油膜的潤滑。該潤滑不能在兩平行表間形成。 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2810 工程實際中，多數(shù)摩擦處于工程實際中，多數(shù)摩擦處于邊界摩擦邊界

12、摩擦和和混合摩擦混合摩擦狀態(tài)。這狀態(tài)。這 兩種狀態(tài)能有效降低摩擦，減輕磨損，所以設(shè)計時應(yīng)盡量使兩種狀態(tài)能有效降低摩擦，減輕磨損，所以設(shè)計時應(yīng)盡量使 運動副能維持這兩種摩擦狀態(tài)。運動副能維持這兩種摩擦狀態(tài)。 4 4 混合摩擦（混合潤滑）混合摩擦（混合潤滑） 混合摩擦混合摩擦介于介于邊界摩擦邊界摩擦和和液體摩擦液體摩擦之間。兩運動副表面之間。兩運動副表面 間存在比邊界潤滑狀態(tài)要厚的潤滑油膜，但該油膜又不足以間存在比邊界潤滑狀態(tài)要厚的潤滑油膜，但該油膜又不足以 完全將兩表面完全隔開，從而仍有某些粗糙峰接觸。完全將兩表面完全隔開，從而仍有某些粗糙峰接觸。 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2811

13、 邊界摩擦邊界摩擦和和混合摩擦混合摩擦在工程實際中很難區(qū)分，常統(tǒng)稱在工程實際中很難區(qū)分，常統(tǒng)稱 為為不完全液體摩擦不完全液體摩擦。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，關(guān)于摩擦學(xué)的研究已逐漸深入到微觀隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，關(guān)于摩擦學(xué)的研究已逐漸深入到微觀 研究領(lǐng)域，形成了微納米摩擦學(xué)理論，引發(fā)出許多新的概念，研究領(lǐng)域，形成了微納米摩擦學(xué)理論，引發(fā)出許多新的概念， 比如提出了超潤滑的概念等。從理論上講，比如提出了超潤滑的概念等。從理論上講，超潤滑是實現(xiàn)摩擦超潤滑是實現(xiàn)摩擦 系數(shù)為零的摩擦狀態(tài)系數(shù)為零的摩擦狀態(tài)，但在實際研究中，一般認(rèn)為摩擦系數(shù)在，但在實際研究中，一般認(rèn)為摩擦系數(shù)在 0.001量級（或更低）的摩擦狀

14、態(tài)即可認(rèn)為量級（或更低）的摩擦狀態(tài)即可認(rèn)為屬于超潤滑屬于超潤滑。關(guān)于這。關(guān)于這 方面的研究也是目前微納米摩擦學(xué)研究的一個重要方面。方面的研究也是目前微納米摩擦學(xué)研究的一個重要方面。 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2812 磨損是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。磨損會磨損是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。磨損會 影響機(jī)器的效率，降低工作的可靠性，甚至促使機(jī)器提前報廢。影響機(jī)器的效率，降低工作的可靠性，甚至促使機(jī)器提前報廢。 在設(shè)計或使用機(jī)器時，應(yīng)該力求縮短磨合期，延長穩(wěn)定磨損期，推遲劇烈在設(shè)計或使用機(jī)器時，應(yīng)該力求縮短磨合期，延長穩(wěn)定磨損期，推遲劇

15、烈 磨損的到來。為此就必須對形成磨損的機(jī)理有所了解。磨損的到來。為此就必須對形成磨損的機(jī)理有所了解。 一個零件的磨損過程大致可分為三個階段，即：一個零件的磨損過程大致可分為三個階段，即： 磨合階段磨合階段新的零件在開始使用時一般處于這一階段，磨損率較高。新的零件在開始使用時一般處于這一階段，磨損率較高。 穩(wěn)定磨損階段穩(wěn)定磨損階段屬于零件正常工作階段，磨損率穩(wěn)定且較低。屬于零件正常工作階段，磨損率穩(wěn)定且較低。 劇烈磨損階段劇烈磨損階段屬于零件即將報廢的階段，磨損率急劇升高。屬于零件即將報廢的階段，磨損率急劇升高。 對磨損的研究開展較晚，對磨損的研究開展較晚，2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代提出粘著理

16、論后，年代提出粘著理論后，6060年代在相繼研年代在相繼研 制出各種表面分析儀器的基礎(chǔ)上，磨損研究才得以迅速開展。制出各種表面分析儀器的基礎(chǔ)上，磨損研究才得以迅速開展。 （詳細(xì)介紹）（詳細(xì)介紹） 磨 損2-3 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2813 F磨粒磨損磨粒磨損也簡稱也簡稱磨損磨損，是外部進(jìn)入摩擦表面的游離硬顆?；蛴驳妮喞澹峭獠窟M(jìn)入摩擦表面的游離硬顆?；蛴驳妮喞?尖所引起的磨損。尖所引起的磨損。 F沖蝕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。擦表面引起的磨損。 F微動磨損微動

17、磨損是指摩擦副在微幅運動時，由上述各磨損機(jī)理共同形成的復(fù)合是指摩擦副在微幅運動時，由上述各磨損機(jī)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。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。 F粘附磨損粘附磨損也稱也稱膠合膠合，當(dāng)摩擦表面的輪廓峰在相互作用的各點處由于瞬時，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)生的溫升和壓力發(fā)生“冷焊冷焊”后，在相對運動時，材料從一個表面遷移到另一后，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。個表面，便形成粘附磨損。 F疲勞磨損疲勞磨損也稱也稱點蝕點蝕，是由于摩擦表面材料微體積在交

18、變的摩擦力作用下，是由于摩擦表面材料微體積在交變的摩擦力作用下， 反復(fù)變形所產(chǎn)生的材料疲勞所引起的磨損。反復(fù)變形所產(chǎn)生的材料疲勞所引起的磨損。 關(guān)于磨損機(jī)理與分類的見解頗不一致，大體上可概括為：關(guān)于磨損機(jī)理與分類的見解頗不一致，大體上可概括為： F腐蝕磨損腐蝕磨損當(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。擦副相對運動時所產(chǎn)生的磨損即為腐蝕磨損。 磨 損 2-3 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2814 運動粘度運動粘度 粘度分類粘度分類 動力粘度動力粘度 條件粘度條件粘度 牛頓黏性

19、定律牛頓黏性定律 X X Y Y o o h h U U 1 1）粘度）粘度 粘度的物理意義：粘度的物理意義： 反映流體粘滯性大小反映流體粘滯性大小 衡量流體抵抗剪切變形的能力衡量流體抵抗剪切變形的能力 標(biāo)志著流體內(nèi)摩擦阻力的大小標(biāo)志著流體內(nèi)摩擦阻力的大小 第一層油與上板同速流動第一層油與上板同速流動 最下層油與底板一樣靜止不動最下層油與底板一樣靜止不動 由于油的粘滯性，沿由于油的粘滯性，沿Y Y方向油層以方向油層以 不同速度不同速度u u沿沿X X 方向移動，于是潤方向移動，于是潤 滑油在油層厚度滑油在油層厚度h h內(nèi)形成層流動。內(nèi)形成層流動。 1 1 潤滑劑：潤滑劑：氣體、液體、半固體和固

20、體氣體、液體、半固體和固體 2-4 潤潤 滑滑 1. 1.潤滑油潤滑油：有機(jī)油、礦物油、化學(xué)合成油。有機(jī)油、礦物油、化學(xué)合成油。 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2815 h h U U X X Y Y o o 沿沿Y Y方向的速度變化率方向的速度變化率 （速度梯度）表示為：（速度梯度）表示為： y u 牛頓在牛頓在16871687年指出：年指出： 層流流體各油層間的剪應(yīng)力層流流體各油層間的剪應(yīng)力 與其速度梯度成正比。即：與其速度梯度成正比。即： y u 公式中的公式中的“”表示為油層的速度表示為油層的速度 u u 隨隨 y y 的增大而減小。的增大而減小。 潘 海 兵 潘 海 兵 20

21、21-6-2816 y u h U 流體單位面積上的剪切阻力流體單位面積上的剪切阻力 比例常數(shù)，即流體的比例常數(shù)，即流體的動力粘度動力粘度 動力粘度又稱動力粘度又稱絕對粘度絕對粘度，主要主要 用于流體動力學(xué)計算中。用于流體動力學(xué)計算中。 其單位為其單位為: : sPa 牛頓內(nèi)摩擦定律牛頓內(nèi)摩擦定律: 牛頓流體牛頓流體符合牛頓內(nèi)摩擦定律的流體被稱為牛頓流體。符合牛頓內(nèi)摩擦定律的流體被稱為牛頓流體。 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2817 2 /mkg SPa 運動粘度運動粘度測得的測得的動力粘度動力粘度與相同溫度下該流體的與相同溫度下該流體的密度密度的比值，即：的比值，即： 條件粘度條件

22、粘度測得的動力粘度與相同溫度下該流體的密度的測得的動力粘度與相同溫度下該流體的密度的 比值。用比值。用 E E表示。表示。 潤滑油的潤滑油的粘粘溫溫效應(yīng)：粘度隨溫度升高而降低，隨溫度降效應(yīng)：粘度隨溫度升高而降低，隨溫度降 低而升高。粘度隨溫低而升高。粘度隨溫 度變化的程度用度變化的程度用粘度指數(shù)粘度指數(shù)衡量，衡量， 粘度指數(shù)粘度指數(shù)越高，粘度隨溫度的變化越小，說明越高，粘度隨溫度的變化越小，說明粘粘溫溫 性能越好。性能越好。 潤滑油的潤滑油的粘粘壓壓效應(yīng)：粘度隨壓力升高而提高。壓力越高效應(yīng)：粘度隨壓力升高而提高。壓力越高 粘粘壓效應(yīng)壓效應(yīng)越明顯。越明顯。 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-

23、2818 2 2）油性油性（潤滑性）（潤滑性）指潤滑油中的極性分子吸附于摩擦表面指潤滑油中的極性分子吸附于摩擦表面 的性質(zhì)的性質(zhì) 。油膜與金屬表面。油膜與金屬表面 的吸附能力越強(qiáng)，潤滑性越好。的吸附能力越強(qiáng)，潤滑性越好。 3 3）極壓性極壓性 化學(xué)合成油中的化學(xué)合成油中的極性分子極性分子生成抗磨損、耐高壓生成抗磨損、耐高壓 化學(xué)反應(yīng)邊界膜化學(xué)反應(yīng)邊界膜的性能。的性能。 4 4）閃點閃點油在標(biāo)準(zhǔn)儀器中加熱所蒸發(fā)出的油汽，一遇火焰即油在標(biāo)準(zhǔn)儀器中加熱所蒸發(fā)出的油汽，一遇火焰即 能發(fā)出閃光時的最低溫度，稱為油的閃點能發(fā)出閃光時的最低溫度，稱為油的閃點 5 5）凝點凝點在規(guī)定條件下，使液體不能再自由流

24、動的最高溫度在規(guī)定條件下，使液體不能再自由流動的最高溫度 6 6）氧化穩(wěn)定性氧化穩(wěn)定性 3. 3. 固體潤滑劑固體潤滑劑：石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯等。：石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯等。 2. 2.潤滑脂潤滑脂：潤滑油潤滑油+ +稠化劑稠化劑 潤滑脂的主要質(zhì)量指標(biāo)是：錐入度，反映其稠度大小。滴點，潤滑脂的主要質(zhì)量指標(biāo)是：錐入度，反映其稠度大小。滴點， 決定工作溫度。決定工作溫度。 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2819 提高油性、極壓性提高油性、極壓性 延長使用壽命延長使用壽命 改善物理性能改善物理性能 添加劑的作用添加劑的作用 油性添加劑油性添加劑 極壓添加劑極壓添加劑 分散凈化劑分散

25、凈化劑 消泡添加劑消泡添加劑 抗氧化添加劑抗氧化添加劑 降凝劑降凝劑 增粘劑增粘劑 添加劑的種類添加劑的種類 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作用的物質(zhì)，這些物質(zhì)叫添加劑。潤滑劑性能改善其巨大作用的物質(zhì)，這些物質(zhì)叫添加劑。 2 2 添加劑添加劑 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2820 潤滑油潤滑在工程中的應(yīng)用最普遍，常用的供油方式有：潤滑油潤滑在工程中的應(yīng)用最普遍，常用的供油方式有： 滴油潤滑、浸油潤滑、飛濺潤滑、噴油潤滑、油霧潤滑等滴油潤滑、浸油潤滑、飛濺潤滑、噴油潤

26、滑、油霧潤滑等 用于低速用于低速 用于高速用于高速 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。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。潤滑脂還可以用于簡單的密封。 3 3 潤滑方法潤滑方法 常用的潤滑裝置常用的潤滑裝置 浸油與飛濺潤滑浸油與飛濺潤滑噴油潤滑噴油潤滑 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2821 流體動力潤滑流體動力潤滑是指是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)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生的粘性流體膜

27、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。 英國的雷諾于英國的雷諾于18861886年繼前人觀察到的流體動壓現(xiàn)象，總結(jié)出流體動壓潤滑理年繼前人觀察到的流體動壓現(xiàn)象，總結(jié)出流體動壓潤滑理 論。論。2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代普遍應(yīng)用電子計算機(jī)之后，線接觸彈性流體動壓潤滑的理論年代普遍應(yīng)用電子計算機(jī)之后，線接觸彈性流體動壓潤滑的理論 開始有所突破。開始有所突破。根據(jù)摩擦面間油膜形成原理流體潤滑可分為根據(jù)摩擦面間油膜形成原理流體潤滑可分為3種。種。 流體潤滑原理簡介 一、流體動力潤滑一、流體動力潤滑 （動畫）（動畫） 2-5 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2822 1 1 流體動

28、力潤滑流體動力潤滑 適應(yīng)場所適應(yīng)場所：低副零部件：低副零部件 潤滑所屬類型：潤滑所屬類型：流體潤滑流體潤滑 幾何條件：幾何條件：兩摩擦表面不平行，潤滑油從兩摩擦表面不平行，潤滑油從 大口進(jìn)，從小口出大口進(jìn)，從小口出 潤滑形成條件潤滑形成條件 運動條件：運動條件：兩摩擦面具有一定的相對運動速度兩摩擦面具有一定的相對運動速度 且要連續(xù)不斷供油且要連續(xù)不斷供油 粘度條件：粘度條件：潤滑油具有一定的粘度潤滑油具有一定的粘度 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2823 彈性流體動力潤滑理論是研究在點、線接觸條件下，兩彈性彈性流體動力潤滑理論是研究在點、線接觸條件下，兩彈性 物體間的流體動力潤滑膜的力

29、學(xué)性質(zhì)。這時的計算必須把在油膜物體間的流體動力潤滑膜的力學(xué)性質(zhì)。這時的計算必須把在油膜 壓力下，摩擦表面的變形的彈性方程、表述潤滑劑粘度與壓力間壓力下，摩擦表面的變形的彈性方程、表述潤滑劑粘度與壓力間 關(guān)系的粘壓方程與流體動力潤滑的主要方程結(jié)合起來，以求解油關(guān)系的粘壓方程與流體動力潤滑的主要方程結(jié)合起來，以求解油 膜壓力分布、潤滑膜厚度分布等問題。膜壓力分布、潤滑膜厚度分布等問題。 （詳細(xì)說明）（詳細(xì)說明） 2 2 彈性流體動力潤滑彈性流體動力潤滑 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2824 2 彈性流體動力潤滑彈性流體動力潤滑 適應(yīng)場所適應(yīng)場所：高副零部件：高副零部件 該類潤滑計算綜合考

30、慮的因素：該類潤滑計算綜合考慮的因素： 1. 考慮兩摩擦表面的彈性變形考慮兩摩擦表面的彈性變形 2.考慮液體的粘壓效應(yīng)考慮液體的粘壓效應(yīng) 3.結(jié)合流體動力潤滑的主要方程（雷諾方程）結(jié)合流體動力潤滑的主要方程（雷諾方程） 彈性流體動力潤滑與流體動力潤滑的主要區(qū)別彈性流體動力潤滑與流體動力潤滑的主要區(qū)別 前者的潤滑油膜通常為臘狀前者的潤滑油膜通常為臘狀 后者的潤滑油膜通常為液態(tài)后者的潤滑油膜通常為液態(tài) 潤滑油膜潤滑油膜: 前者的接觸壓力大前者的接觸壓力大接觸壓力接觸壓力: V1 V2 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2825 流體靜力潤滑流體靜力潤滑是指借助外部供入的壓力油形成的流體膜來承是

31、指借助外部供入的壓力油形成的流體膜來承 受外載荷的潤滑方式。受外載荷的潤滑方式。 （詳細(xì)說明）（詳細(xì)說明） 采用流體靜力潤滑可在兩個靜止且平行的摩擦表面間形成流體采用流體靜力潤滑可在兩個靜止且平行的摩擦表面間形成流體 膜，其承載能力不依賴于流體粘度，故能用粘度極低的潤滑劑，膜，其承載能力不依賴于流體粘度，故能用粘度極低的潤滑劑， 且既可使摩擦副有較高的承載能力，又可使摩擦力矩降低且既可使摩擦副有較高的承載能力，又可使摩擦力矩降低。 3 流體靜力潤滑流體靜力潤滑 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2826 3 3 流體靜力潤滑流體靜力潤滑 潤滑的建立：潤滑的建立：靠外界輸入高壓潤滑油強(qiáng)迫兩摩

32、擦表面分隔靠外界輸入高壓潤滑油強(qiáng)迫兩摩擦表面分隔 適用的場所：適用的場所：兩相對靜止的平行表面間的潤滑兩相對靜止的平行表面間的潤滑 流體靜力潤滑的優(yōu)點：流體靜力潤滑的優(yōu)點： 1. 1.可用粘度極低的潤滑劑；可用粘度極低的潤滑劑； 2. 2.可使摩擦副有較高的承載能力；可使摩擦副有較高的承載能力； 3. 3.可使摩擦力矩降低。可使摩擦力矩降低。 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2827 本章結(jié)束本章結(jié)束 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2828 粘附理論 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2829 邊界理論形成機(jī)理 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2830 磨損一般過程 潘

33、 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2831 粘附磨損 當(dāng)摩擦表面的輪廓峰在相互作用的各點當(dāng)摩擦表面的輪廓峰在相互作用的各點 處發(fā)生處發(fā)生“冷焊冷焊”后，在相對滑動時，材料從后，在相對滑動時，材料從 一個表面遷移到另一個表面一個表面遷移到另一個表面, ,便形成了便形成了粘附磨粘附磨 損損。這種被遷移的材料，有時也會再附著到。這種被遷移的材料，有時也會再附著到 原先的表面上去，出現(xiàn)遷移，或脫離所粘附原先的表面上去，出現(xiàn)遷移，或脫離所粘附 的表面而成為游離顆粒。嚴(yán)重的粘附磨損會的表面而成為游離顆粒。嚴(yán)重的粘附磨損會 造成運動副咬死。這種磨損是金屬摩擦副之造成運動副咬死。這種磨損是金屬摩擦副之 間最

34、普遍的一種磨損形式。間最普遍的一種磨損形式。 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2832 磨粒磨損 外部進(jìn)入摩擦面間的游離外部進(jìn)入摩擦面間的游離硬顆粒硬顆粒（如空氣中的塵土或磨（如空氣中的塵土或磨 損造成的金屬微粒）或損造成的金屬微粒）或硬的輪廓峰尖硬的輪廓峰尖在軟材料表面上犁刨出在軟材料表面上犁刨出 很多溝紋時被移去的材料，一部分流動到溝紋的兩旁，一部很多溝紋時被移去的材料，一部分流動到溝紋的兩旁，一部 分則形成一連串的碎片脫落下來成為新的游離顆粒，這樣的分則形成一連串的碎片脫落下來成為新的游離顆粒，這樣的 微粒切削過程就叫微粒切削過程就叫磨粒磨損磨粒磨損。 潘 海 兵 潘 海 兵 20

35、21-6-2833 疲勞磨損 疲勞磨損疲勞磨損是指由于摩擦表面材料微粒體積在重復(fù)變形時疲是指由于摩擦表面材料微粒體積在重復(fù)變形時疲 勞破壞而引起的機(jī)械磨損。例如當(dāng)滾動或滾滑運動的高副受勞破壞而引起的機(jī)械磨損。例如當(dāng)滾動或滾滑運動的高副受 到反復(fù)作用的接觸應(yīng)力（如滾動軸承運轉(zhuǎn)或齒輪傳動）時，如到反復(fù)作用的接觸應(yīng)力（如滾動軸承運轉(zhuǎn)或齒輪傳動）時，如 果該應(yīng)力超過材料相應(yīng)的果該應(yīng)力超過材料相應(yīng)的接觸疲勞極限接觸疲勞極限，就會在零件工作表面，就會在零件工作表面 或表面下一定深度處形成疲勞裂紋，隨著裂紋的擴(kuò)展與相互連或表面下一定深度處形成疲勞裂紋，隨著裂紋的擴(kuò)展與相互連 接，就造成許多微粒從零件工作表面

36、上脫落下來，致使表面上接，就造成許多微粒從零件工作表面上脫落下來，致使表面上 出現(xiàn)許多月牙形淺坑，形成疲勞磨損或疲勞點蝕。出現(xiàn)許多月牙形淺坑，形成疲勞磨損或疲勞點蝕。 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2834 沖蝕磨粒 沖蝕磨粒即流體磨粒和流體侵蝕磨損。沖蝕磨粒即流體磨粒和流體侵蝕磨損。 流體磨粒磨損是只有流動的液體或氣體中所夾帶的硬質(zhì)物流體磨粒磨損是只有流動的液體或氣體中所夾帶的硬質(zhì)物 體或硬質(zhì)顆粒作用引起的機(jī)械磨損。利用高壓空氣輸送型砂或體或硬質(zhì)顆粒作用引起的機(jī)械磨損。利用高壓空氣輸送型砂或 高壓水輸送碎石時，管道內(nèi)壁所產(chǎn)生的機(jī)械磨損是實例之一。高壓水輸送碎石時，管道內(nèi)壁所產(chǎn)生的機(jī)械

37、磨損是實例之一。 流體侵蝕磨損是指由液流或氣流的沖蝕作用引起的機(jī)械磨流體侵蝕磨損是指由液流或氣流的沖蝕作用引起的機(jī)械磨 損。近年來，由于燃?xì)鉁u輪機(jī)的葉片、火箭發(fā)動機(jī)的尾噴管這損。近年來，由于燃?xì)鉁u輪機(jī)的葉片、火箭發(fā)動機(jī)的尾噴管這 樣一些部位的破壞，才引起人們對這種磨損形式的特別注意。樣一些部位的破壞，才引起人們對這種磨損形式的特別注意。 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2835 微動磨損 微動磨損發(fā)生在微動磨損發(fā)生在名義上相對靜止名義上相對靜止，實際上存在循環(huán)的微幅，實際上存在循環(huán)的微幅 相對滑動的兩個緊密接觸的表面上（如軸與孔的過盈配合面、相對滑動的兩個緊密接觸的表面上（如軸與孔的過盈配合面、 滾動軸承套圈的配合面、旋合螺紋的工作面、鉚釘?shù)墓ぷ髅鏉L動軸承套圈的配合