第4章 磨擦、磨損及潤(rùn)滑

機(jī)械設(shè)計(jì)A機(jī)械基礎(chǔ)教學(xué)部孫書民第4章磨擦、磨損及潤(rùn)滑

摩擦學(xué)（Tribology）§4—1摩擦

摩擦：內(nèi)摩擦、外摩擦

靜摩擦、動(dòng)摩擦

1/3~1/2，30%，80%金屬摩擦副的滑動(dòng)摩擦：

干摩擦—最不利

邊界摩擦—最低要求

流體摩擦混合摩擦

影響摩擦的主要因素1表面膜的影響大氣氧化膜、油污膜或認(rèn)為的表面膜，這些表面膜的存在會(huì)使摩擦系數(shù)降低。2摩擦副材料性質(zhì)的影響?；ト苄暂^大的摩擦副較易粘著，摩擦系數(shù)較大；反之較小。材料硬度也有影響，硬度較大摩擦系數(shù)較小。3摩擦副表面粗糙度的影響表面粗糙度越大，摩擦系數(shù)越大4摩擦表面間潤(rùn)滑的影響干摩擦〉0.1；邊界摩擦、混合摩擦0.01—0.1；流體摩擦0001—0.008一、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：

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

λ越大，油膜承載比例大，，f越小

四、流體摩擦（潤(rùn)滑）

膜厚比λ>5

全液體摩擦

一、磨損的類型1、粘著磨損

2、磨粒磨損

3、表面疲勞磨損

4、腐蝕磨損

§4—2磨損磨損是摩擦的必然結(jié)果。二、典型的磨損過(guò)程1、磨合磨損過(guò)程

2、穩(wěn)定磨損階段

3、急劇磨損階段

在一定載荷作用下形成一個(gè)穩(wěn)定的表面粗糙度，提高表面貼合程度，延長(zhǎng)機(jī)器壽命；開(kāi)始時(shí)磨損速度很快，隨后逐漸減慢，直至進(jìn)入穩(wěn)定磨損階段。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→直至零件失效三、減小磨損措施1正確選擇材料2進(jìn)行有效潤(rùn)滑3采取適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚鞟表面強(qiáng)化b表面涂敷，如刷鍍、噴涂4改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高加工精度和裝配精度5正確使用、維修、保養(yǎng)性能指標(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、酚醛樹脂

§4—3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4、氣體潤(rùn)滑劑

1、粘度常用單位

（1）動(dòng)力粘度η

單位：N·s/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

A粘度既流體抵抗變形的能力，表征流體內(nèi)摩擦阻力的大小把200cm3的油在規(guī)定的溫度下（20，50，100），流過(guò)恩氏粘度計(jì)小孔所需的時(shí)間，與同體積蒸餾水在20度時(shí)流過(guò)同一小孔所需時(shí)間的比值。表示。二、潤(rùn)滑油的性能指標(biāo)

2、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

P>5MP時(shí)，隨P↑→ηP↑B油性潤(rùn)滑油在金屬表面上的吸附能力。吸附能力強(qiáng)，油性好C凝固點(diǎn)潤(rùn)滑油在規(guī)定條件下，不能自由流動(dòng)所達(dá)到的最高溫度。是低溫工作條件下的一個(gè)重要指標(biāo)。潤(rùn)滑油在標(biāo)準(zhǔn)儀器中加熱蒸發(fā)出的油氣，一遇到火焰既能發(fā)出閃光時(shí)的最低溫度，稱為閃點(diǎn)。閃光時(shí)間長(zhǎng)達(dá)5秒，此時(shí)的油溫稱為燃點(diǎn)。通常油的工作溫度比閃點(diǎn)低。D閃點(diǎn)和燃點(diǎn)潤(rùn)滑油在高溫高壓下與摩擦表面生成一種反映膜，防止表面粘著和擦傷的性能。E極壓性能在常溫下潤(rùn)滑油不活潑，但在高溫下，會(huì)發(fā)生氧化。F氧化穩(wěn)定性三、潤(rùn)滑脂的性能指標(biāo)A針入度表征潤(rùn)滑脂的稀稠程度。一個(gè)重1.5N的標(biāo)準(zhǔn)錐體，于25度恒溫下，由潤(rùn)滑脂表面經(jīng)5秒后刺入的深度。（以0.1mm計(jì)）B滴點(diǎn)潤(rùn)滑油受熱后開(kāi)始滴落的溫度。工作條件應(yīng)低于滴點(diǎn)20~40度，甚至40~60度。C安定性潤(rùn)滑脂在儲(chǔ)存和使用過(guò)程中維持潤(rùn)滑性能溫能力。種類

A)鈣基脂：抗水，適于輕中重載荷；

B)鈉基脂：高溫，但不抗水；C)鋰基脂：多用途，最好；D)鋁基脂：高度耐水性，航運(yùn)機(jī)械

E)其它特種潤(rùn)滑脂（特種合成油、添加劑、稠化劑等）四、添加劑作用越來(lái)越大，在潤(rùn)滑脂、合成油中不加添加劑，則潤(rùn)滑很差或沒(méi)有潤(rùn)滑作用種類繁多：１）油性添加劑，極性分子結(jié)構(gòu)；２）抗磨／極壓（EP）添加劑３）抗氧化／腐蝕添加劑；４）潔凈分散劑，汽車中５）防銹劑６）降凝劑７）增粘劑８）消泡劑－－液壓油

9）納米添加劑－－新材料五、潤(rùn)滑油、脂的潤(rùn)滑方式1）手工潤(rùn)滑；2）滴油潤(rùn)滑；3）油繩、油墊潤(rùn)滑；4）噴霧潤(rùn)滑；5）油氣潤(rùn)滑；7）油杯、油盤潤(rùn)滑；8）壓力供油、噴油潤(rùn)滑6）油浴、飛濺潤(rùn)滑；循環(huán)潤(rùn)滑系統(tǒng)全損耗潤(rùn)滑系統(tǒng)全損耗潤(rùn)滑系統(tǒng)手工潤(rùn)滑、滴油潤(rùn)滑油墊潤(rùn)滑、噴霧潤(rùn)滑

全損耗潤(rùn)滑系統(tǒng)

油浴潤(rùn)滑、油環(huán)潤(rùn)滑、壓力供油潤(rùn)滑

2）相