機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第二章摩擦磨損及潤(rùn)滑

1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第二章摩擦磨損及潤(rùn)滑第1頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)25分，星期四2022/9/201機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 根據(jù)摩擦副表面間的潤(rùn)滑狀態(tài)將摩擦狀態(tài)分為四種：一、摩擦及其分類(lèi)1. 干摩擦：兩物體滑動(dòng)表面 無(wú)任何潤(rùn)滑劑或保護(hù)膜2. 液體摩擦：油膜保護(hù)（1.5-2微米） 3. 邊界摩擦：油膜厚度小于1.5微米，介于1和2之間4. 混合摩擦：1、2、3混合第2頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)25分，星期四2022/9/202機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)干摩擦最不利 邊界摩擦最低要求 液體摩擦混合摩擦 第3頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)25分，星期四2022/9/203機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

2、一、干摩擦 摩擦理論： 庫(kù)侖公式 新理論：分子機(jī)械理論、能量理論、粘著理論簡(jiǎn)單粘著理論： 第4頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)25分，星期四2022/9/204機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)二、邊界摩擦（邊界潤(rùn)滑） 物理吸附膜如圖 常溫、輕載、低速 化學(xué)吸附膜 中等載荷、速度和溫度 化學(xué)反應(yīng)膜 重載、高速和高溫 三、混合摩擦（潤(rùn)滑） 膜厚比 越大，油膜承載比例大，f越小 四、流體摩擦（潤(rùn)滑） 膜厚比 5 全液體摩擦 第5頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)25分，星期四2022/9/205機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)22 磨損一、典型的磨損過(guò)程 1、跑合磨損過(guò)程 2、穩(wěn)定磨損階段 3、急劇磨損階段 在一定載荷作

3、用下形成一個(gè)穩(wěn)定的表面粗糙度，且在以后過(guò)程中，此粗糙度不會(huì)繼續(xù)改變，所占時(shí)間比率較小經(jīng)磨合的摩擦表面加工硬化，形成了穩(wěn)定的表面粗糙度，摩擦條件保持相對(duì)穩(wěn)定，磨損較緩,該段時(shí)間長(zhǎng)短反映零件的壽命經(jīng)穩(wěn)定磨損后，零件表面破壞，運(yùn)動(dòng)副間隙增大動(dòng)載振動(dòng)潤(rùn)滑狀態(tài)改變溫升磨損速度急劇上升直至零件失效 第6頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)25分，星期四2022/9/206機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)二、磨損的類(lèi)型1、粘著磨損 當(dāng)摩擦副受到較大正壓力作用時(shí)，由于表面不平，其頂峰接觸點(diǎn)受到高壓力作用而產(chǎn)生彈、塑性變形，附在摩擦表面的吸附膜破裂、溫升后使金屬的頂峰塑性面牢固地粘著并熔焊在起，形成冷焊結(jié)點(diǎn)。在兩摩擦表面相對(duì)

4、滑動(dòng)時(shí)，材料便從一個(gè)表面轉(zhuǎn)移到另一個(gè)表面，成為表面凸起，促使摩擦表面進(jìn)一步磨損。這種由于粘著作用引起的磨損，稱(chēng)為粘著磨損。 粘著磨損按程度不同可分為五級(jí)：輕微磨損、涂抹、擦傷、撕脫、咬死。 合理地選擇配對(duì)材料(如選擇異種金屬)，采用表面處理(如表面熱處理、噴鍍、化學(xué)處理等)，限制摩擦表面的溫度，控制壓強(qiáng)及采用含有油性極壓添加劑的潤(rùn)滑劑等，都可減輕粘著磨損。第7頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)25分，星期四2022/9/207機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)2、磨粒磨損 由于摩擦表面上的硬質(zhì)突出物或從外部進(jìn)入摩擦表面的硬質(zhì)顆粒，對(duì)摩擦表面起到切削或刮擦作用，從而引起表層材料脫落的現(xiàn)象，稱(chēng)為磨粒磨損。這種磨

5、損是最常見(jiàn)的一種磨損形式，應(yīng)設(shè)法減輕這種磨損。 為減輕磨粒磨損，除注意滿(mǎn)足潤(rùn)滑條件外，還應(yīng)合理地選擇摩擦副的材料、降低表面粗糙度值以及加裝防護(hù)密封裝置等。第8頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)25分，星期四2022/9/208機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)3、表面疲勞磨損 兩摩擦表面為點(diǎn)或線(xiàn)接觸時(shí)、由于局部的彈性變形形成了小的接觸區(qū)。這些小的接觸區(qū)形成的摩擦副如果受變化接觸應(yīng)力的作用，則在其反復(fù)作用下，表層將產(chǎn)生裂紋。隨著裂紋的擴(kuò)展與相互連接，表層金屬脫落，形成許多月牙形的淺坑，這種現(xiàn)象稱(chēng)為疲勞磨損，也稱(chēng)點(diǎn)蝕。 合理地選擇材料及材料的硬度(硬度高則抗疲勞磨損能力強(qiáng))，選擇粘度高的潤(rùn)滑油，加入極壓添加劑或

6、MoS2及減小摩擦面的粗糙度值等，可以提高抗疲勞磨損的能力。第9頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)25分，星期四2022/9/209機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)4、腐蝕磨損 在摩擦過(guò)程中，摩擦面與周?chē)橘|(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生物質(zhì)損失的現(xiàn)象，稱(chēng)為腐蝕磨損。腐蝕磨損可分為氧化磨損、特殊介質(zhì)腐蝕磨損、氣蝕磨損等。腐蝕也可以在沒(méi)有摩擦的條件下形成，這種情況常發(fā)生于鋼鐵類(lèi)零件，如化工管道、泵類(lèi)零件、柴油機(jī)缸套等。第10頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)25分，星期四2022/9/2010機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第11頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)25分，星期四2022/9/2011機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)性能

7、指標(biāo)： 1）粘度 2）油性 3）凝點(diǎn) 4）閃點(diǎn)和燃點(diǎn) 5）極壓性能 6）氧化穩(wěn)定性 2、潤(rùn)滑脂 鈣基潤(rùn)滑脂、鈉基潤(rùn)滑脂、鋰基潤(rùn)滑脂 性能指標(biāo)： 1）針入度 2）滴點(diǎn) 3）安定性 3、固體潤(rùn)滑劑 石墨、二硫化鉬、氮化硼、蠟、 聚氟乙烯、 酚醛樹(shù)脂 23 潤(rùn)滑 一、潤(rùn)滑劑及主要性能 1、潤(rùn)滑油 有機(jī)油、礦物油、合成油第12頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)25分，星期四2022/9/2012機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)4、潤(rùn)滑劑的添加 二、粘性定律與潤(rùn)滑油的粘度 1、粘性定律 牛頓粘性定律 流體的動(dòng)力粘度 第13頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)25分，星期四2022/9/2013機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)2、

8、粘度常用單位 （1）動(dòng)力粘度 單位：Ns/m2 （2）運(yùn)動(dòng)粘度v 物理單位：cm2/s，1St（斯） （3）條件粘度（相對(duì)粘度）恩氏粘度 第14頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)25分，星期四2022/9/2014機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)3、影響潤(rùn)滑油粘度的主要因素 （1）溫度 潤(rùn)滑油的粘度隨著溫度的升高而降低粘度指數(shù)VI （2）壓力 P10MP時(shí)，隨PP三、流體潤(rùn)滑簡(jiǎn)介 1 流體動(dòng)力潤(rùn)滑 液體動(dòng)力潤(rùn)滑 、氣體動(dòng)力潤(rùn)滑 第15頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)25分，星期四2022/9/2015機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)2）相對(duì)速度v足夠大，油楔中有足夠的油量實(shí)現(xiàn)條件： 1）兩滑動(dòng)表面沿運(yùn)動(dòng)方向的間隙是

9、由大至小的形狀雷諾方程第16頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)25分，星期四2022/9/2016機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)2、彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑 第17頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)25分，星期四2022/9/2017機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)3、流體靜力潤(rùn)滑 第18頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)25分，星期四2022/9/2018機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)四、潤(rùn)滑方法和潤(rùn)滑裝置 油潤(rùn)滑的方法多種多樣，其分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)大概有兩種：集中潤(rùn)滑或分散潤(rùn)滑。 分散潤(rùn)滑比集中潤(rùn)滑簡(jiǎn)便。集中潤(rùn)滑需要一個(gè)多出口的潤(rùn)滑裝置供油，而分散潤(rùn)滑中各摩擦剔的潤(rùn)滑裝置則是各自獨(dú)立的。1.油潤(rùn)滑裝置（1）手工給油潤(rùn)滑裝置（2）滴油潤(rùn)滑裝

10、置（3）油浴潤(rùn)滑裝置（4）飛濺潤(rùn)滑裝置第19頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)25分，星期四2022/9/2019機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)2.脂潤(rùn)滑裝置（1）手工潤(rùn)滑裝置（2）滴下潤(rùn)滑裝置（3）集中潤(rùn)滑裝置3.固體潤(rùn)滑裝置4.氣體潤(rùn)滑裝置第20頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)25分，星期四2022/9/2020機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)24 密封 一、密封裝置的分類(lèi)（1）靜密封 ：密封后密封件之間固定不動(dòng)（2）動(dòng)密封：如旋轉(zhuǎn)軸和軸承蓋的密封密封件的分類(lèi)見(jiàn)表2.3二、常用密封裝置1.回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)密封裝置O型密封圈：運(yùn)動(dòng)速度v2-5m/sJ型、U型密封圈：用于較高轉(zhuǎn)速氈圈密封圈：用于低速脂潤(rùn)滑處（1）密封圈密封裝置第21頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)25分，星期四2022/9/2021機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(2）端面密封裝置：常用在高溫、高壓、高速或腐蝕介質(zhì)工作 條件下的回轉(zhuǎn)軸（3）曲路密封裝置：適用于環(huán)境差、轉(zhuǎn)速高的軸2. 移動(dòng)運(yùn)動(dòng)密封裝置：機(jī)器中相對(duì)移動(dòng)的零件間的密封稱(chēng)為移 動(dòng)密封，多采用密封圈密封（1）O型密封圈（2）V型密封圈（3）Y型和U型密封圈（4）L型密封圈第22頁(yè)，共23頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)25分，星