第04章摩擦

1、4-1 摩擦4-2 磨損4-3 潤滑劑、添加劑和潤滑方法4-4 流體潤滑原理簡介 世界上使用的能源的大約有世界上使用的能源的大約有 1/31/31/21/2消耗在各種形式消耗在各種形式的摩擦中，機械中的零件因磨損報廢；摩擦也有有的摩擦中，機械中的零件因磨損報廢；摩擦也有有利的一面，如：汽車行駛、飛機著陸、剎車、機械夾具、利的一面，如：汽車行駛、飛機著陸、剎車、機械夾具、帶傳動、摩擦輪傳動、無級變速器等等。帶傳動、摩擦輪傳動、無級變速器等等。摩擦摩擦：一物體與另一物體直接接觸，當(dāng)兩者間有運動或有：一物體與另一物體直接接觸，當(dāng)兩者間有運動或有運動趨勢時，接觸表面要產(chǎn)生切向阻力（即摩擦力），這運動趨

2、勢時，接觸表面要產(chǎn)生切向阻力（即摩擦力），這種現(xiàn)象成為摩擦。種現(xiàn)象成為摩擦。磨損磨損：使摩擦表面物質(zhì)的流失或轉(zhuǎn)移稱為磨損。單位時間里的磨：使摩擦表面物質(zhì)的流失或轉(zhuǎn)移稱為磨損。單位時間里的磨損量稱為磨損率。損量稱為磨損率。潤滑潤滑：在摩擦面內(nèi)加入物質(zhì)使兩表面分開，以減速小摩擦、磨：在摩擦面內(nèi)加入物質(zhì)使兩表面分開，以減速小摩擦、磨損的方法稱為潤滑。損的方法稱為潤滑。 摩擦是現(xiàn)象，磨損是結(jié)果，潤滑是改善摩擦、磨損的手段。摩擦是現(xiàn)象，磨損是結(jié)果，潤滑是改善摩擦、磨損的手段。摩擦摩擦 發(fā)生在物質(zhì)內(nèi)部的阻礙發(fā)生在物質(zhì)內(nèi)部的阻礙分子之間分子之間運動的摩擦。運動的摩擦。 兩接觸兩接觸物體之間物體之間發(fā)生相對滑

3、動或滑動趨勢時，發(fā)生相對滑動或滑動趨勢時， 在接觸表面產(chǎn)生的阻礙相對滑動的摩擦。在接觸表面產(chǎn)生的阻礙相對滑動的摩擦。摩擦摩擦只有滑動趨勢的摩擦。只有滑動趨勢的摩擦。動摩擦動摩擦滾動摩擦滾動摩擦滑動摩擦滑動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按摩擦的機理的分類按摩擦的機理的分類按運動形式摩擦分類按運動形式摩擦分類內(nèi)摩擦內(nèi)摩擦外摩擦外摩擦靜摩擦靜摩擦4-1 摩摩 擦擦滑動摩擦的四種狀態(tài)滑動摩擦的四種狀態(tài)1 1、干摩擦、干摩擦 指表面間無任何潤滑劑或保護膜的純金屬接觸時的摩擦。指表面間無任何潤滑劑或保護膜的純金屬接觸時的摩擦。干摩擦特點：摩擦系數(shù)一般在干摩擦特點：摩擦系數(shù)

4、一般在 f = 0.1 數(shù)量級，阻力大、數(shù)量級，阻力大、磨損重、發(fā)熱高、易膠合、壽命短。磨損重、發(fā)熱高、易膠合、壽命短。nfFF nF2 2、邊界摩擦、邊界摩擦 兩金屬表面間由于潤滑油與金屬表面的吸附作用，在金屬兩金屬表面間由于潤滑油與金屬表面的吸附作用，在金屬表面形成極薄的油膜（邊界膜）將金屬表面隔開，但高峰部分表面形成極薄的油膜（邊界膜）將金屬表面隔開，但高峰部分仍將相互搓削，此時的摩擦稱為邊界摩擦。仍將相互搓削，此時的摩擦稱為邊界摩擦。摩擦系數(shù)一般在摩擦系數(shù)一般在f=0.01左右。左右。邊界摩擦邊界摩擦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3 3、流體摩

5、擦、流體摩擦 兩金屬表面完全被液體隔兩金屬表面完全被液體隔開，只有液體間的摩擦。此時開，只有液體間的摩擦。此時摩擦只發(fā)生在流體內(nèi)部，摩擦摩擦只發(fā)生在流體內(nèi)部，摩擦系數(shù)一般在系數(shù)一般在f 流流=10-3數(shù)量級。數(shù)量級。液體摩擦4 4、混合摩擦、混合摩擦 摩擦面間同時存在著邊界摩擦和流體摩擦的混合狀摩擦面間同時存在著邊界摩擦和流體摩擦的混合狀態(tài)。一般摩擦系數(shù)為態(tài)。一般摩擦系數(shù)為 f =0.01-0.001=0.01-0.001數(shù)量級。數(shù)量級。 滑動摩擦的摩擦狀態(tài)大致可以用膜厚比滑動摩擦的摩擦狀態(tài)大致可以用膜厚比來估計。來估計。 21minaaRRh 1 為邊界摩擦狀態(tài)；為邊界摩擦狀態(tài)；51 為混合

6、摩擦狀態(tài)；為混合摩擦狀態(tài)；5 為流體摩擦狀態(tài)。為流體摩擦狀態(tài)。時間時間一、磨損過程一、磨損過程磨損大致分為三個階段：磨損大致分為三個階段： 劇烈磨損劇烈磨損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、劇烈磨損階段、劇烈磨損階段二、磨損種類二、磨損種類按磨損機理分為以下幾種：按磨損機理分為以下幾種： 1 1、粘附磨損、粘附磨損（膠合磨損）（膠合磨損）零件表面破壞，運動副間隙增大零件表面破壞，運動副間隙增大動載振動動載振動潤滑狀態(tài)改變潤滑狀態(tài)改變溫升溫升磨損速度急劇上升磨損速度急劇上升直至零件失效直至零件失效在設(shè)計或使用機器時，應(yīng)該力求縮短磨合期，延長穩(wěn)定磨損，推在設(shè)計或使

7、用機器時，應(yīng)該力求縮短磨合期，延長穩(wěn)定磨損，推遲劇烈磨損的到來。為此就必須對形成磨損的機理有所了解。遲劇烈磨損的到來。為此就必須對形成磨損的機理有所了解。4-1 磨磨 損損磨損量磨損量磨合磨合穩(wěn)定磨損穩(wěn)定磨損2 2、疲勞磨損（點蝕）、疲勞磨損（點蝕）3 3、磨粒磨損、磨粒磨損這是最常見的這是最常見的磨損形式磨損形式，占總磨損數(shù)的，占總磨損數(shù)的50%50%。4 4、腐蝕磨損、腐蝕磨損 在摩擦過程中，與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或電化在摩擦過程中，與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)的磨損。學(xué)反應(yīng)的磨損。5 5、流體磨粒磨損和流體侵蝕磨損、流體磨粒磨損和流體侵蝕磨損流體磨粒磨損：流體磨粒磨損：是指由流動的

8、液體或氣流中所夾帶的硬質(zhì)是指由流動的液體或氣流中所夾帶的硬質(zhì)顆粒作用引起的機械磨損。顆粒作用引起的機械磨損。侵蝕磨損（沖蝕磨損）：侵蝕磨損（沖蝕磨損）：由液流或氣流的沖蝕作用引的機由液流或氣流的沖蝕作用引的機械磨損。械磨損。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、潤滑劑的作用一、潤滑劑的作用二、潤滑劑二、潤滑劑潤滑劑潤滑劑氣體潤滑劑氣體潤滑劑液體潤滑劑液體潤滑劑固體潤滑劑固體潤滑劑半固體潤滑劑半固體潤滑劑 降低摩擦功耗，減少摩擦、磨損。同時還起冷卻、吸振、防降低摩擦功耗，減少摩擦、磨損。同時還起冷卻、吸振、防銹等作用。潤滑油膜還具有緩沖、吸振作用。使用膏狀的潤滑銹等作用。

9、潤滑油膜還具有緩沖、吸振作用。使用膏狀的潤滑脂，起到密封作用。脂，起到密封作用。 1 1、潤滑油、潤滑油 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?；瘜W(xué)合成油化學(xué)合成油潤滑油的評定指標(biāo)潤滑油的評定指標(biāo) 1 1）粘度）粘度：衡量流體內(nèi)摩擦阻力大小的指標(biāo)。：衡量流體內(nèi)摩擦阻力大小的指標(biāo)。 粘度是潤滑油的主要質(zhì)量指標(biāo)，其值越高，油越稠，反之越稀。粘度是潤滑油的主要質(zhì)量指標(biāo)，其值越高，油越稠，反之越稀。 粘度的種類有很多，如：動力粘度的種類有很多，如：動力粘度、運動粘度、條件粘度等。粘度、運動粘度、條件粘度等。 動力粘度動力粘度： 呈層

10、流分布，層與層之間的摩呈層流分布，層與層之間的摩擦剪應(yīng)力擦剪應(yīng)力應(yīng)滿足如下關(guān)系：應(yīng)滿足如下關(guān)系： yv 此式稱為牛頓液體流動定律。此式稱為牛頓液體流動定律。 比例常數(shù)比例常數(shù)，流體動力粘度。表征液體內(nèi)摩擦阻力大小。，流體動力粘度。表征液體內(nèi)摩擦阻力大小。 單位：國際單位：單位：國際單位： Pa.sPa.s（帕（帕. .秒）秒） 運動粘度運動粘度 smmkgsPa/ )/()(23 絕對單位制中：絕對單位制中：St(斯斯=cm2/s)或或 cSt(厘斯厘斯)注：運動粘度為工程中常用。國家標(biāo)準(zhǔn)注：運動粘度為工程中常用。國家標(biāo)準(zhǔn)GB443-84GB443-84規(guī)定，規(guī)定，潤滑油在潤滑油在4040的運

11、動粘度中心值作為潤滑的牌號。的運動粘度中心值作為潤滑的牌號。 例如：牌號例如：牌號L-AN5L-AN5潤滑，在潤滑，在4040時其運動粘度為時其運動粘度為5.06cSt.5.06cSt.粘度 摩擦力發(fā)熱 條件粘度條件粘度 是在一定條件下，利用某種規(guī)格的粘度計，通過測定是在一定條件下，利用某種規(guī)格的粘度計，通過測定潤滑油穿過規(guī)定孔道的時間來進行計量的粘度。潤滑油穿過規(guī)定孔道的時間來進行計量的粘度。 單位：恩氏度（單位：恩氏度（E Et t） 運動粘度與恩氏度的換算關(guān)系可能見運動粘度與恩氏度的換算關(guān)系可能見P54式（式（4-5） 粘度與溫度的關(guān)系：粘度與溫度的關(guān)系：溫度溫度粘度粘度（P54圖圖4-

12、7）粘度與壓力的關(guān)系：粘度與壓力的關(guān)系：壓力壓力粘度粘度，其關(guān)系為：其關(guān)系為： 壓壓系系數(shù)數(shù)。潤潤滑滑油油的的粘粘時時潤潤滑滑油油的的動動力力粘粘度度。在在壓壓為為為為時時的的動動力力粘粘度度。在在壓壓力力 apppPpe50010 轉(zhuǎn)速高、壓力小時，油的粘度應(yīng)低一些；轉(zhuǎn)速高、壓力小時，油的粘度應(yīng)低一些；反之，粘度應(yīng)高一些。反之，粘度應(yīng)高一些。高溫時，粘度應(yīng)高一些；低溫時，粘度可低一些。高溫時，粘度應(yīng)高一些；低溫時，粘度可低一些。粘度選擇原則：粘度選擇原則：ppe 0 2)2)潤滑性（油性）潤滑性（油性） 潤滑性是指潤滑性是指油吸附于摩擦表面的性能油吸附于摩擦表面的性能，邊界潤滑取，邊界潤滑取

13、決于油的吸附能力決于油的吸附能力。 物理膜物理膜3 3）極壓性）極壓性 極壓性能是潤滑油中加入硫、氯、磷的有機極性極壓性能是潤滑油中加入硫、氯、磷的有機極性化合物事，油中極性分子在金屬表面生成抗磨、耐高化合物事，油中極性分子在金屬表面生成抗磨、耐高壓的化學(xué)反應(yīng)邊界膜。壓的化學(xué)反應(yīng)邊界膜。（化學(xué)膜）（化學(xué)膜）4 4）閃點）閃點 潤滑潤滑油蒸汽遇到火焰發(fā)出閃光時的最低溫度，稱油蒸汽遇到火焰發(fā)出閃光時的最低溫度，稱為油的閃點。為油的閃點。 閃點是衡量油的易燃性指標(biāo)。閃點是衡量油的易燃性指標(biāo)。 通常使油的工作溫度比油的閃點低通常使油的工作溫度比油的閃點低30304040。5 5）凝點）凝點 指潤滑油在

14、規(guī)定的條件下，不能再自由流動時所指潤滑油在規(guī)定的條件下，不能再自由流動時所達到的最高溫度。是低溫工作機器的重要指標(biāo)。達到的最高溫度。是低溫工作機器的重要指標(biāo)。6 6）氧化穩(wěn)定性）氧化穩(wěn)定性 在高溫氣體中，油發(fā)生氧化生成硫、氯、磷的酸在高溫氣體中，油發(fā)生氧化生成硫、氯、磷的酸性化合物，這種物質(zhì)腐蝕金屬，加劇金屬的磨損。性化合物，這種物質(zhì)腐蝕金屬，加劇金屬的磨損。 特點：無流動性，可在滑動表面形成一層薄膜，特點：無流動性，可在滑動表面形成一層薄膜， 承載能力大，但性能不穩(wěn)定，摩擦功耗大承載能力大，但性能不穩(wěn)定，摩擦功耗大 。 適用場合適用場合 ：要求不高、難以經(jīng)常供油，或者低速重載、：要求不高、難

15、以經(jīng)常供油，或者低速重載、溫度變化不大等軸承中。溫度變化不大等軸承中。2 2 潤滑脂潤滑脂 潤滑脂潤滑脂= =潤滑油潤滑油+ +稠化劑（如鈣、鋰、鈉的金屬皂）稠化劑（如鈣、鋰、鈉的金屬皂） 潤滑脂是膏狀物，不易流動，可保持在摩擦表面上。潤滑脂是膏狀物，不易流動，可保持在摩擦表面上。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潤滑脂的主要性能指標(biāo)潤滑脂的主要性能指標(biāo)： 1 1）錐入度（稠度）錐入度（稠度） 重重1.5N1.5N的標(biāo)準(zhǔn)錐體，于的標(biāo)準(zhǔn)錐體，于2525恒溫下，由潤滑脂表面恒溫下，由潤滑脂表面經(jīng)經(jīng)5s5s后刺入的深度。它標(biāo)志著潤滑脂內(nèi)阻力的

16、大小和流后刺入的深度。它標(biāo)志著潤滑脂內(nèi)阻力的大小和流動性的強弱動性的強弱, ,反映其稠度大小。反映其稠度大小。 2 2）滴點）滴點 在規(guī)定的加熱條件下，潤滑脂從標(biāo)準(zhǔn)測量杯的孔口在規(guī)定的加熱條件下，潤滑脂從標(biāo)準(zhǔn)測量杯的孔口滴下第一滴時的溫度叫潤滑脂的滴點。滴點決定了潤滑滴下第一滴時的溫度叫潤滑脂的滴點。滴點決定了潤滑油的工作溫度。油的工作溫度。3 3、固體潤滑劑、固體潤滑劑 其特點其特點是是可以在滑動表面形成固體膜?？梢栽诨瑒颖砻嫘纬晒腆w膜。適用于有特殊要適用于有特殊要求的場合，如環(huán)境清潔要求處、真空中或高溫中。常用類型求的場合，如環(huán)境清潔要求處、真空中或高溫中。常用類型有二硫化鉬，碳有二硫化鉬

17、，碳石墨，聚四氟乙烯等。石墨，聚四氟乙烯等。通常將其通常將其涂敷、粘涂敷、粘結(jié)或燒結(jié)在軸瓦表面；制成復(fù)合材料，依靠材料自身的潤滑結(jié)或燒結(jié)在軸瓦表面；制成復(fù)合材料，依靠材料自身的潤滑性能形成潤滑膜。性能形成潤滑膜。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 用于低速 用于高速浸油與飛濺潤滑噴油潤滑三、潤滑方法三、潤滑方法油潤滑常見潤滑裝置油潤滑常見潤滑裝置1 1、間歇式供油裝置、間歇式供油裝置 適用于小型、低速或間歇適用于小型、低速或間歇運動的裝置。在需潤滑的部位運動的裝置。在需潤滑的部位安裝油杯。一般用油壺或油槍安裝油杯。一般用油壺或油

18、槍將潤滑油注入油杯。將潤滑油注入油杯。壓配式注油杯壓配式注油杯旋套式注油杯旋套式注油杯油芯油杯油芯油杯針閥油杯針閥油杯2 2、連續(xù)供油裝置、連續(xù)供油裝置 對于重要的裝置必須采用對于重要的裝置必須采用連續(xù)供油的方法。常用的連連續(xù)供油的方法。常用的連續(xù)供油如：針閥油杯和油芯續(xù)供油如：針閥油杯和油芯油杯等。油杯等。脂潤滑常見潤滑裝置脂潤滑常見潤滑裝置 油脂潤滑常用于運轉(zhuǎn)速度較低的場合，將潤滑脂涂抹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。于需潤滑的零件上。潤滑脂還可以用于簡單的密封。 脂潤滑只能采用間歇式供應(yīng)潤滑脂的方式。常用旋蓋脂潤滑只能采用間歇式供應(yīng)潤滑脂的方式。常用旋蓋式油脂杯作為潤滑裝置。式油脂杯作為潤滑裝置。4-4 流體潤滑原理簡介 流體動力潤滑形成的流體動力潤滑形成的必要條件