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1、摩擦磨损与润滑第1页，本讲稿共20页内摩擦内摩擦外摩擦外摩擦静摩擦静摩擦动摩擦动摩擦滑动摩擦滑动摩擦滚动摩擦滚动摩擦第2页，本讲稿共20页 41 摩摩 擦擦 在外力作用下，相互作用的两物体作相对运动或有相对运动趋势，其接触在外力作用下，相互作用的两物体作相对运动或有相对运动趋势，其接触表面间产生的切向运动阻力称为摩擦力，其现象称为摩擦。表面间产生的切向运动阻力称为摩擦力，其现象称为摩擦。金属表面间的滑动摩擦种类：金属表面间的滑动摩擦种类：金属表面间的滑动摩擦种类：金属表面间的滑动摩擦种类：1 1、干摩擦干摩擦：两摩擦面间无外加润滑剂或保护膜：两摩擦面间无外加润滑剂或保护膜 固体表面直接接触固体
2、表面直接接触摩擦、磨损大摩擦、磨损大2 2、流体摩擦流体摩擦：两摩擦表面被一层流体隔开，摩擦性质取决于流体内部：两摩擦表面被一层流体隔开，摩擦性质取决于流体内部分子间粘性阻力分子间粘性阻力摩擦系数很小，几乎无磨损产生。摩擦系数很小，几乎无磨损产生。3 3、边界摩擦边界摩擦：两摩擦面被吸附在金属表面的很簿的边界膜隔开，：两摩擦面被吸附在金属表面的很簿的边界膜隔开，摩擦性质不取决于流体粘性，而与边界膜和表面的吸附性质有关。摩擦性质不取决于流体粘性，而与边界膜和表面的吸附性质有关。-因膜很薄，仍有磨损。因膜很薄，仍有磨损。4 4、混合摩擦混合摩擦：实际中较多的摩擦副表面是处于干摩擦、边界摩擦和：实际
3、中较多的摩擦副表面是处于干摩擦、边界摩擦和流体摩擦的混合状态，故称为混合摩擦。流体摩擦的混合状态，故称为混合摩擦。-摩擦系数比边界摩擦小摩擦系数比边界摩擦小得多，但仍有磨损得多，但仍有磨损第3页，本讲稿共20页1.1.干摩擦干摩擦 两摩擦面间无任何润滑剂的固体表面直接接触两摩擦面间无任何润滑剂的固体表面直接接触形成理论依据：粘着理论形成理论依据：粘着理论简单粘着理论：该理论认为：当两表面接触时，其实是一些表面轮廓峰简单粘着理论：该理论认为：当两表面接触时，其实是一些表面轮廓峰(峰顶峰顶)在接触，因此轮廓峰接触区的压力很大，产生塑性变形后，这些在接触，因此轮廓峰接触区的压力很大，产生塑性变形后，
4、这些小接触面便发生粘着现象，小接触面便发生粘着现象，形成冷焊结点，当一表面相对另一表面形成冷焊结点，当一表面相对另一表面滑动时，粘着点被剪断，而剪断这些滑动时，粘着点被剪断，而剪断这些连接的力就是摩擦力。连接的力就是摩擦力。但此结论不完全符合实际，（对于大多金属：计算但此结论不完全符合实际，（对于大多金属：计算值约为值约为0.2，而空气中测量值为，而空气中测量值为0.5，真空中更高，真空中更高，）需修正：）需修正：摩擦形成机理：摩擦形成机理：第4页，本讲稿共20页修正的粘着理论：这种理论认为，在摩擦情况下接触区同时有压修正的粘着理论：这种理论认为，在摩擦情况下接触区同时有压应力和切应力存在，即
5、接触点发生屈服，是与压应力和切应力的应力和切应力存在，即接触点发生屈服，是与压应力和切应力的合成有关。切应力使粘着结点产生塑性流动，接触面积增加，粘合成有关。切应力使粘着结点产生塑性流动，接触面积增加，粘着结点增生，因而摩擦系数变大。着结点增生，因而摩擦系数变大。在真空中，结点可能大幅地增长，因此系数较高。在真空中，结点可能大幅地增长，因此系数较高。在空气中，由于界面上覆盖有一层氧化膜或污染膜，这种膜抗在空气中，由于界面上覆盖有一层氧化膜或污染膜，这种膜抗剪能力低，因而摩擦系数较低。剪能力低，因而摩擦系数较低。注意：粘着理论只适用于金属与金属摩擦。注意：粘着理论只适用于金属与金属摩擦。第5页，
6、本讲稿共20页2.2.边界摩擦边界摩擦 （边界润滑）（边界润滑）两摩擦面被一层极薄的两摩擦面被一层极薄的边界膜边界膜隔开的摩擦隔开的摩擦物理吸附膜（由分子吸引力形成的）物理吸附膜（由分子吸引力形成的）化学吸附膜化学吸附膜 （由化学结合力形成的）（由化学结合力形成的）化学反应膜（在润滑油中加入的硫、磷、化学反应膜（在润滑油中加入的硫、磷、氯等元素与金属表面起化学反应生成的）氯等元素与金属表面起化学反应生成的）边界膜边界膜润滑油中的脂肪酸是一种极性化合物，他的极性分润滑油中的脂肪酸是一种极性化合物，他的极性分子能牢固的吸附在金属表面上。子能牢固的吸附在金属表面上。物理吸附膜物理吸附膜边界摩擦性质：
7、边界摩擦性质：摩擦阻力大小与液体粘性大小无关，与能否吸附到金属表摩擦阻力大小与液体粘性大小无关，与能否吸附到金属表面上的吸附能力有关，面上的吸附能力有关，边界膜极薄，两摩擦表面不平度一般都超过此厚度，仍有边界膜极薄，两摩擦表面不平度一般都超过此厚度，仍有部分表面直接接触，磨损不可避免。部分表面直接接触，磨损不可避免。边界膜受工作温度影响很大，温度高时此膜易破坏。边界膜受工作温度影响很大，温度高时此膜易破坏。第6页，本讲稿共20页3.3.液体摩擦液体摩擦（液体润滑）（液体润滑）两摩擦面完全由液体隔开的摩擦（两摩擦面完全由液体隔开的摩擦（）理想理想油膜油膜：静压油膜、动压油膜：静压油膜、动压油膜流
8、体动力润滑：借助于相对速度而产生的流体动力润滑：借助于相对速度而产生的粘性流体膜将两表面完全分开，由流体膜粘性流体膜将两表面完全分开，由流体膜产生的压力来平衡外载，称为流体动力润产生的压力来平衡外载，称为流体动力润滑。滑。流体静力润滑：靠液压泵将加压后的流体送入流体静力润滑：靠液压泵将加压后的流体送入两摩擦表面之间，由流体静压力来平衡外载，两摩擦表面之间，由流体静压力来平衡外载，称为流体静力润滑。称为流体静力润滑。第7页，本讲稿共20页4.4.混合摩擦混合摩擦 （混合润滑）（混合润滑）随着摩擦表面间油膜厚度的增大（随着摩擦表面间油膜厚度的增大（），摩擦表面间处于边），摩擦表面间处于边界摩擦和流
9、体摩擦的混合状态时，称为混合摩擦。界摩擦和流体摩擦的混合状态时，称为混合摩擦。此时微凸体直接接触的数量减小，但仍有接触的，所以仍有此时微凸体直接接触的数量减小，但仍有接触的，所以仍有磨损，但比边界摩擦小得多。磨损，但比边界摩擦小得多。第8页，本讲稿共20页一一.零件磨损的三个阶段零件磨损的三个阶段1.1.磨合磨损磨合磨损(跑合跑合)()(有益有益)2 2稳定磨损稳定磨损(工作工作)3.3.剧烈磨损剧烈磨损(失效失效)磨磨损损量量44442 2 2 2 磨磨磨磨 损损损损 新的摩擦副表面较粗糙，在一定载新的摩擦副表面较粗糙，在一定载荷作用下，粗糙表面逐渐被磨平，荷作用下，粗糙表面逐渐被磨平，接触
10、面接触面磨损磨损 稳定磨损。稳定磨损。此阶段磨损平稳而缓慢此阶段磨损平稳而缓慢代表机件使用寿命。代表机件使用寿命。磨损量积累到一定值磨损量积累到一定值摩擦条件发生较大的变化摩擦条件发生较大的变化 剧烈磨损剧烈磨损失效。失效。缩短磨合期缩短磨合期延长稳定磨损期延长稳定磨损期推迟剧烈磨损的到来推迟剧烈磨损的到来第9页，本讲稿共20页1.1.粘着磨损：粘着磨损：3.3.表面疲劳磨损表面疲劳磨损 压力作用压力作用局部温升高局部温升高粘着（焊接）粘着（焊接）相对运动相对运动撕脱、剪切撕脱、剪切材料转移材料转移 交变应力交变应力裂纹扩展裂纹扩展表面剥落表面剥落 麻点、凹坑麻点、凹坑 （疲劳点蚀）（疲劳点蚀
11、）2.2.磨粒磨损：磨粒磨损：硬质颗粒或粗糙硬表面在软表面上的切削或刮擦作用引硬质颗粒或粗糙硬表面在软表面上的切削或刮擦作用引起的材料脱落起的材料脱落4.4.腐蚀磨损腐蚀磨损5.5.冲蚀磨损冲蚀磨损金属表面与周围介质化学反应，在相对运动中造金属表面与周围介质化学反应，在相对运动中造成表面材料损失成表面材料损失当含有硬微粒的流体（气体）冲击到固体表面上，当含有硬微粒的流体（气体）冲击到固体表面上，就会造成冲蚀磨损就会造成冲蚀磨损二二.磨损的类型（按机理分）磨损的类型（按机理分）第10页，本讲稿共20页润润润滑油润滑油液体液体滑滑润滑脂润滑脂润滑油稠化剂润滑油稠化剂(硬脂酸氢氧化物硬脂酸氢氧化物)
12、剂剂固体润滑剂固体润滑剂石墨、石墨、oSoS2 2、聚四氟乙稀、聚四氟乙稀一一.润滑目的：润滑目的：摩擦功耗摩擦功耗磨损磨损,冷却、吸振、防锈冷却、吸振、防锈粘度：液体抵抗变形的能力粘度：液体抵抗变形的能力,它标志着液体的内摩擦阻力的大小它标志着液体的内摩擦阻力的大小 粘度愈大，内摩擦阻力愈大，流动性愈小。粘度愈大，内摩擦阻力愈大，流动性愈小。二二.润滑油：润滑油：温度温度粘度粘度润滑效果润滑效果。1.1.主要性能指标主要性能指标:粘度、润滑性（油性）、极压性、闪粘度、润滑性（油性）、极压性、闪 点、凝点、点、凝点、氧化稳定性氧化稳定性 44443 3 3 3 润滑剂、添加剂和润滑方法润滑剂、
13、添加剂和润滑方法润滑剂、添加剂和润滑方法润滑剂、添加剂和润滑方法第11页，本讲稿共20页润滑效果好，具冷却、清洗作用。润滑效果好，具冷却、清洗作用。供油、供油、密封麻烦。密封麻烦。2.2.特点特点:润滑性（油性）：反映润滑油吸附于摩擦表面的性能。油性润滑性（油性）：反映润滑油吸附于摩擦表面的性能。油性 越好，吸附能力越强。越好，吸附能力越强。极压性：润滑油中加入添加剂后，在金属表面生成化学反应极压性：润滑油中加入添加剂后，在金属表面生成化学反应 膜的能力。膜的能力。闪点：遇火焰即能发出闪光的最低温度。应使工作温度比闪闪点：遇火焰即能发出闪光的最低温度。应使工作温度比闪 点低点低30-4030-
14、400 0C C凝点：润滑油冷却到不能流动时的温度。凝点：润滑油冷却到不能流动时的温度。氧化稳定性：润滑油暴露在高温气体中时会发生氧化生成胶氧化稳定性：润滑油暴露在高温气体中时会发生氧化生成胶 状沉积物。状沉积物。第12页，本讲稿共20页3.3.润滑方法润滑方法:间歇润滑间歇润滑:油壶、油枪油壶、油枪连续润滑连续润滑:油杯、油环、飞溅、压力油杯、油环、飞溅、压力第13页，本讲稿共20页三三.润滑脂润滑脂:2.2.特点特点:3.3.润滑方法润滑方法:润滑油润滑油+稠化剂稠化剂1.1.性能指标性能指标:锥入度、滴点锥入度、滴点锥入度锥入度(稠度）：表征稠度）：表征润滑脂稀稠程度的指标。针入度润滑脂
15、稀稠程度的指标。针入度 越大，表示越大，表示润滑脂流动性越大。润滑脂流动性越大。滴点：表示滴点：表示润滑脂受热后开始滴落的温度。润滑脂受热后开始滴落的温度。油膜承载力大，不易流失，易密封、油膜承载力大，不易流失，易密封、维护。但启动阻力大，散热性差。维护。但启动阻力大，散热性差。间歇润滑：脂杯油、油枪间歇润滑：脂杯油、油枪第14页，本讲稿共20页四、四、添加剂：添加剂：为了提高油的品质和性能，常加入某些分量虽少但对润滑剂性为了提高油的品质和性能，常加入某些分量虽少但对润滑剂性能改善巨大作用的物质，称为添加剂。能改善巨大作用的物质，称为添加剂。第15页，本讲稿共20页实现条件：实现条件：1）两摩
16、擦表面必须构成收敛状间隙；）两摩擦表面必须构成收敛状间隙；2）两表面有一定的相对速度，并带着润滑油从）两表面有一定的相对速度，并带着润滑油从 大口走向小口大口走向小口 3）润滑油必须有一定的粘度。）润滑油必须有一定的粘度。44444 4 4 4 流体润滑原理简介流体润滑原理简介流体润滑原理简介流体润滑原理简介一.流体动力润滑：第16页，本讲稿共20页二.流体静力润滑：流体静力润滑：靠液压泵将加压后的流流体静力润滑：靠液压泵将加压后的流体送入两摩擦表面之间，由流体静压力体送入两摩擦表面之间，由流体静压力来平衡外载，称为流体静力润滑。来平衡外载，称为流体静力润滑。第17页，本讲稿共20页两相对滑动
17、的接触表面，依靠吸附膜进行润滑的摩擦状态称为（两相对滑动的接触表面，依靠吸附膜进行润滑的摩擦状态称为（）摩擦。）摩擦。A A、干摩擦；、干摩擦；B B、边界摩擦；、边界摩擦；C C、流体摩擦、流体摩擦干摩擦时，摩擦力与所受载荷及表面接触面积的关系为：干摩擦时，摩擦力与所受载荷及表面接触面积的关系为：A A、与表面积无关而与载荷成正比；、与表面积无关而与载荷成正比；B B、与表面积有关而与载荷成正比；、与表面积有关而与载荷成正比；C C、与表面积有关而与载荷无关；、与表面积有关而与载荷无关；选择润滑油的主要依据是：选择润滑油的主要依据是：A A、针入度；、针入度；B B、滴点；、滴点；C C、粘
18、度；、粘度；D D、防水性。、防水性。B A C第18页，本讲稿共20页两板间充满一定粘度的液体，两板相对运动方向如图所示，两板间充满一定粘度的液体，两板相对运动方向如图所示，可能形成流体动力润滑的是（可能形成流体动力润滑的是（）。）。第19页，本讲稿共20页 1 1、根据摩擦面间存在润滑剂的状况，滑动摩擦分、根据摩擦面间存在润滑剂的状况，滑动摩擦分 为哪几种？为哪几种？2、典型的磨损分哪三个阶段？磨损按机理分哪几、典型的磨损分哪三个阶段？磨损按机理分哪几 种类型？种类型？3、获得流体动力润滑的基本条件是什么？、获得流体动力润滑的基本条件是什么？4、什么是流体的粘性定律？、什么是流体的粘性定律？5 5、评价润滑脂和润滑油性能的指标各有哪几个？、评价润滑脂和润滑油性能的指标各有哪几个？第20页，本讲稿共20页