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1、第第4章章 摩擦磨损及润滑概述摩擦磨损及润滑概述主要内容：主要内容：1.1.摩擦及其分类摩擦及其分类 2 2磨损及其分类磨损及其分类 3.3.润滑剂类型及常用的润滑方法润滑剂类型及常用的润滑方法 4.4.流体动力润滑的基本原理流体动力润滑的基本原理重点内容：重点内容：1.1.摩擦的类型及特点摩擦的类型及特点 2.2.磨损的类型及特点磨损的类型及特点 3.3.流体动力润滑的基本原理流体动力润滑的基本原理武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 14-0 概 述 摩擦学摩擦学-研究相对运动的作用表面间的摩擦、磨损研究相对运动的作用表面间的摩擦、磨损和润滑，以及三者间相互关系的理论与应用的一门边和润滑，以
2、及三者间相互关系的理论与应用的一门边缘学科。缘学科。摩擦摩擦-相对运动的物体表面间的相互阻碍作用现象；相对运动的物体表面间的相互阻碍作用现象；磨损磨损-由于摩擦而造成的物体表面材料的损失或转移；由于摩擦而造成的物体表面材料的损失或转移；润滑润滑-减轻摩擦和磨损所应采取的措施。减轻摩擦和磨损所应采取的措施。关于摩擦、磨损与润滑的学科构成了摩擦学Tribology)。世界上使用的能源大约有世界上使用的能源大约有 1/31/31/2 1/2 消耗于摩擦。消耗于摩擦。机械产品的易损零件大部分是由于磨损过度而报废和更换的。机械产品的易损零件大部分是由于磨损过度而报废和更换的。减少摩擦减少摩擦 节省能源；
3、节省能源；减少磨损减少磨损 降低设备维修次数和费用，节省制造零降低设备维修次数和费用，节省制造零 件及其所需材料的费用。件及其所需材料的费用。随着科学技术的发展，摩擦学的理论和应用必将由宏观进入微观，由静态进入动态，由定性进入定量，成为系统综合研究的领域。武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 2一一、摩擦的分类摩擦的分类内内 摩摩 擦：擦：在物质的内部发生的阻碍分子之间相对运在物质的内部发生的阻碍分子之间相对运 动的现象。动的现象。外外 摩摩 擦：擦：在相对运动的物体表面间发生的相互阻碍在相对运动的物体表面间发生的相互阻碍 作用现象。作用现象。静静 摩摩 擦：擦：仅有相对运动趋势时的摩擦。仅有相
4、对运动趋势时的摩擦。动动 摩摩 擦：擦：在相对运动进行中的摩擦。在相对运动进行中的摩擦。滑动摩擦：滑动摩擦：物体表面间的运动形式是相对滑动。物体表面间的运动形式是相对滑动。滚动摩擦：滚动摩擦：物体表面间的运动形式是相对滚动。物体表面间的运动形式是相对滚动。4-1 摩擦摩擦武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 3潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制1.干摩擦干摩擦 两零件表面直接接触后，因为微观局部压两零件表面直接接触后，因为微观局部压力高而形成许多冷焊点，运动时被剪切。力高而形成许多冷焊点，运动时被剪切。不允许出现干摩擦！不允许出现干摩擦！2.边界摩擦边界摩擦三、三、滑动摩擦状态滑动摩擦状
5、态 功耗功耗 磨损磨损 温度温度 烧毁轴瓦烧毁轴瓦 运动副表面有一层厚度运动副表面有一层厚度1 m的薄油膜，的薄油膜，不足以将两金属表面完全分开，其表面不足以将两金属表面完全分开，其表面部分微观高峰部分仍将相互搓削。部分微观高峰部分仍将相互搓削。比干摩擦的磨损轻比干摩擦的磨损轻，f 0.1 0.3v有一层有一层压力油膜压力油膜将两金属表面完全隔开，将两金属表面完全隔开，彼此不直接接触。彼此不直接接触。是理想的摩擦状态。是理想的摩擦状态。3.液体摩擦液体摩擦摩擦和磨损极轻摩擦和磨损极轻，f 0.001 0.01 vv v武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 4潘存云教授研制4.4.混合摩擦混合摩擦
6、 v 混合摩擦是指摩擦表面间处于混合摩擦是指摩擦表面间处于边界摩擦和流体摩擦的混合状态。边界摩擦和流体摩擦的混合状态。混合摩擦能有效降低摩擦阻力，其混合摩擦能有效降低摩擦阻力，其摩擦系数比边界摩擦时要小得多。摩擦系数比边界摩擦时要小得多。边界摩擦和混合摩擦在工程实边界摩擦和混合摩擦在工程实际中很难区分，常统称为际中很难区分，常统称为不完全液不完全液体摩擦。体摩擦。武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 5机器的寿命机器的寿命磨损磨损由于摩擦而导致由于摩擦而导致零件表面材料的逐渐丧失或迁移零件表面材料的逐渐丧失或迁移。磨损曲线磨损曲线 磨合阶段磨合阶段 磨损量磨损量时间时间剧烈磨剧烈磨损阶段损阶段
7、稳定磨损阶段稳定磨损阶段 4-2 磨损磨损磨损过程大致如图所示：磨损过程大致如图所示：磨合阶段磨合阶段-包括摩擦表包括摩擦表面轮廓峰的形状变化和表面面轮廓峰的形状变化和表面材料被加工硬化两个过程。材料被加工硬化两个过程。稳定磨损阶段稳定磨损阶段-零件在零件在平稳而缓慢的速度下磨损。平稳而缓慢的速度下磨损。它标志着磨擦条件相对稳定。剧烈磨损阶段剧烈磨损阶段-零件表面遭到破坏，运动副间隙增零件表面遭到破坏，运动副间隙增大引起动载荷和振动。零件即将进入报废阶段。大引起动载荷和振动。零件即将进入报废阶段。后果后果降低机器的效率和可靠性，甚至促使机器提前报废。降低机器的效率和可靠性，甚至促使机器提前报废
8、。设计机器时，要求缩短磨合期、延长稳定期、推迟剧烈设计机器时，要求缩短磨合期、延长稳定期、推迟剧烈磨损期的到来。磨损期的到来。它是磨损的不稳定阶段，在整个寿命周期内时间很短。武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 6磨粒磨损磨粒磨损 磨损的分类：磨损的分类：疲劳磨损疲劳磨损 粘附磨损粘附磨损 冲蚀磨损冲蚀磨损 腐蚀磨损腐蚀磨损 微动磨损微动磨损 磨损磨损类型类型 按磨损机理分按磨损机理分 按磨损表面按磨损表面外观可分为外观可分为 点蚀点蚀磨损磨损 胶合胶合磨损磨损 擦伤擦伤磨损磨损 两种不同的称谓 武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 7磨粒磨损磨粒磨损 疲劳磨损疲劳磨损 粘附磨损粘附磨损 冲蚀磨损
9、冲蚀磨损 腐蚀磨损腐蚀磨损 微动磨损微动磨损 磨损类型：磨损类型：磨粒磨损磨粒磨损也简称磨损也简称磨损，外部进入摩擦面间的游离硬颗外部进入摩擦面间的游离硬颗 粒（如空气中的尘土或磨损造成的金属微粒）或硬的轮粒（如空气中的尘土或磨损造成的金属微粒）或硬的轮廓峰尖在软材料表面上犁刨出很多沟纹时被移去的材料，廓峰尖在软材料表面上犁刨出很多沟纹时被移去的材料，一部分流动到沟纹两旁，一部分则形成一连串的碎片脱一部分流动到沟纹两旁，一部分则形成一连串的碎片脱落下来成为新的游离颗粒，这样的微粒切削过程就叫磨落下来成为新的游离颗粒，这样的微粒切削过程就叫磨粒磨损。粒磨损。潘存云教授研制 磨损的机理：磨损的机理
10、：武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 8 磨损的机理：磨损的机理：磨粒磨损磨粒磨损 疲劳磨损疲劳磨损 粘附磨损粘附磨损 冲蚀磨损冲蚀磨损 腐蚀磨损腐蚀磨损 微动磨损微动磨损 磨损类型：磨损类型：粘附磨损粘附磨损也称也称胶合胶合，当摩擦表面的轮廓峰在相互作用当摩擦表面的轮廓峰在相互作用的各点处由于瞬时的温升和压力发生的各点处由于瞬时的温升和压力发生“冷焊冷焊”后，在相后，在相对运动时，材料从一个表面迁移到另一个表面，便形成对运动时，材料从一个表面迁移到另一个表面，便形成粘附磨损。粘附磨损。严重的粘附磨损会造成运动副咬死。严重的粘附磨损会造成运动副咬死。潘存云教授研制武汉科技大学专用 作者：潘存云
11、教授 9 磨损的机理：磨损的机理：磨粒磨损磨粒磨损 疲劳磨损疲劳磨损 粘附磨损粘附磨损 冲蚀磨损冲蚀磨损 腐蚀磨损腐蚀磨损 微动磨损微动磨损 磨损类型：磨损类型：疲劳磨损疲劳磨损也称也称点蚀点蚀，是由于摩擦表面材料微体积在交是由于摩擦表面材料微体积在交 变的摩擦力作用下，反复变形所产生的材料疲劳所引起变的摩擦力作用下，反复变形所产生的材料疲劳所引起的机械磨损。的机械磨损。点蚀过程：点蚀过程：产生初始疲劳裂纹产生初始疲劳裂纹扩展扩展微粒脱落，形成微粒脱落，形成点蚀坑。点蚀坑。潘存云教授研制武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 10 磨损的机理：磨损的机理：磨粒磨损磨粒磨损 疲劳磨损疲劳磨损 粘附磨
12、损粘附磨损 冲蚀磨损冲蚀磨损 腐蚀磨损腐蚀磨损 微动磨损微动磨损 磨损类型：磨损类型：冲蚀磨损冲蚀磨损流动的液体或气体中所夹带的硬质物体或硬流动的液体或气体中所夹带的硬质物体或硬质颗粒冲击零件表面所引起的机械磨损。利用高压空气质颗粒冲击零件表面所引起的机械磨损。利用高压空气输送型砂或高压水输送碎石时，管道内壁所产生的机械输送型砂或高压水输送碎石时，管道内壁所产生的机械磨损是实例之一。磨损是实例之一。近年来，由于燃气涡轮机的叶片、火箭发动机的尾喷管这样一些部位的破坏，才引起人们对这种磨损形式的特别注意武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 11 磨损的机理：磨损的机理：磨粒磨损磨粒磨损 疲劳磨损疲劳
13、磨损 粘附磨损粘附磨损 冲蚀磨损冲蚀磨损 腐蚀磨损腐蚀磨损 微动磨损微动磨损 磨损类型：磨损类型：腐蚀磨损腐蚀磨损当摩擦表面材料在环境的化学或电化学作当摩擦表面材料在环境的化学或电化学作用下引起腐蚀，在摩擦副相对运动时所产生的磨损即用下引起腐蚀，在摩擦副相对运动时所产生的磨损即为腐蚀磨损。为腐蚀磨损。武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 12 磨损的机理：磨损的机理：磨粒磨损磨粒磨损 疲劳磨损疲劳磨损 粘附磨损粘附磨损 冲蚀磨损冲蚀磨损 腐蚀磨损腐蚀磨损 微动磨损微动磨损 磨损类型：磨损类型：微动磨损微动磨损是指摩擦副在微幅运动时，由上述各磨损机是指摩擦副在微幅运动时，由上述各磨损机理共同形成的
14、复合磨损。微幅运动可理解为不足以使磨理共同形成的复合磨损。微幅运动可理解为不足以使磨粒脱离摩擦副的相对运动。粒脱离摩擦副的相对运动。实例实例：轴与孔的过盈配合面、滚动轴承套圈的配合面、：轴与孔的过盈配合面、滚动轴承套圈的配合面、旋合螺纹的工作面、铆钉的工作面等。旋合螺纹的工作面、铆钉的工作面等。武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 13一、一、润滑剂润滑剂 作用：作用：降低摩擦功耗、减少磨损、冷却、吸振、防锈等。降低摩擦功耗、减少磨损、冷却、吸振、防锈等。分类分类液体润滑剂液体润滑剂-润滑油润滑油半固体润滑剂半固体润滑剂-润滑脂润滑脂固体润滑剂固体润滑剂1.1.润滑油润滑油 矿物油来源充足、成本
15、低廉、稳定性好，应用最广。矿物油来源充足、成本低廉、稳定性好，应用最广。种类：种类：气体润滑剂气体润滑剂-空气空气有机油有机油-动、植物油动、植物油矿物油矿物油-石油产品石油产品化学合成油化学合成油 4-4-3 3 润滑剂、添加剂和润滑方法润滑剂、添加剂和润滑方法 武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 14潘存云教授研制A在轴承中，润滑油最重要的物理参数是粘度，它是选择润滑油的主要依据。粘度表征液体流动的内摩擦特性。A、B两板之间充满了液体，B板静止，A板水平移动速度为v。由于液体与金属表面的吸附作用，A板表面的液体速度为v，而B板表面的液体速度为0。两板之间的速度呈线性分布。液体层与层之间摩擦
16、切应力：液体层与层之间摩擦切应力：=dudy-流体中任意点处的切应力与该处的速度梯度成正比。流体中任意点处的切应力与该处的速度梯度成正比。-液体的液体的动力粘度，动力粘度，简称简称粘度粘度单位：泊（单位：泊（P P，1P1P0.1Pas0.1Pas）或厘泊（或厘泊（cPcP，1P1P100cP100cP）。）。实验结果：实验结果：oxyydydu分析位置y处薄层的受力 B粘度粘度-重要指标，重要指标，粘度值越高，油越稠，反之越稀；粘度值越高，油越稠，反之越稀；粘度的种类粘度的种类动力粘度动力粘度运动粘度运动粘度条件粘度条件粘度1)1)动力粘度动力粘度-牛顿液体流动定律牛顿液体流动定律 武汉科技
17、大学专用 作者：潘存云教授 15工程中常用运动粘度：工程中常用运动粘度：=单位：单位：cm m2/s（斯斯St）2)运动粘度运动粘度 注注：润滑油的牌号与运动粘度有一定的对应关系，如：润滑油的牌号与运动粘度有一定的对应关系，如：牌号为牌号为L-AN10L-AN10的油在的油在4040时的平均运动粘度大约为时的平均运动粘度大约为10cSt10cSt。或或 mmmm2/s（厘斯厘斯cSt）武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 16潘存云教授研制表表4-1 常用常用润滑油的主要性质常用常用润滑油的主要性质名名 称称全损耗全损耗系统用油系统用油GB443-89汽轮机油汽轮机油GB11120-89代代 号
18、号40 的粘度的粘度mm2/sL-AN7 6.127.48 -10 110凝点凝点 闪点闪点(开式开式)高速低负荷机械、精密高速低负荷机械、精密机床、纺织纱锭的润滑机床、纺织纱锭的润滑和冷却。和冷却。普通机床的液压油。普通机床的液压油。一般滑动轴承、齿轮、一般滑动轴承、齿轮、蜗轮的润滑蜗轮的润滑重型机床导轨、矿山重型机床导轨、矿山机械的润滑。机械的润滑。汽轮机、发电机等高速汽轮机、发电机等高速高负荷轴承和各种小型高负荷轴承和各种小型液体润滑轴承液体润滑轴承L-AN100 90110 0 210L-AN10 9.011.0 -10 125L-AN15 13.516.5 -10 165L-AN32
19、 28.832.2 -10 170L-AN46 41.450.6 -10 180L-AN68 61.274.8 -10 190L-TSA32 28.835.2-7 180L-TSA46 41.450.6主要用途主要用途武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 173)3)条件粘度条件粘度 指在一定条件下，利用某种规格的粘度计，通过指在一定条件下，利用某种规格的粘度计，通过测定润滑油穿过规定孔道的时间来进行度量的粘度。测定润滑油穿过规定孔道的时间来进行度量的粘度。常用的有：常用的有：恩氏度（恩氏度（E Et t）-中国惯用中国惯用 赛氏通用秒（赛氏通用秒（SUSSUS）-美国惯用美国惯用 雷氏秒雷氏秒
20、 -英国惯用英国惯用 武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 18潘存云教授研制润滑油的特性：润滑油的特性：1 1）粘）粘-温相关性温相关性 温度温度 t t 压力压力p p 但但p p10MPa10MPa时可忽略。时可忽略。变化很小 粘粘-温图温图 0.080.080.070.070.060.060.050.050.040.040.030.030.020.020.010.013030 4040 50506060 7070 8080 9090L-TSA32L-TSA46L-AN10L-EQC10W/30选用原则：选用原则：(1)(1)载荷大、温度高的轴承，宜选用粘度大的油；载荷大、温度高的轴承，宜
21、选用粘度大的油；(2)(2)载荷小、转速高的轴承，宜选用粘度小的油；载荷小、转速高的轴承，宜选用粘度小的油；粘度值的大小不仅影响粘度值的大小不仅影响摩擦副的运动阻力，而且对摩擦副的运动阻力，而且对润滑油膜的形成及承载能力润滑油膜的形成及承载能力具有决定性的作用。具有决定性的作用。武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 192 2）润滑性（油性）润滑性（油性-吸附性吸附性）润滑性是指润滑油中的分子与金属表面吸附形成润滑性是指润滑油中的分子与金属表面吸附形成一边界油膜，以减小摩擦和磨损。润滑性愈好，一边界油膜，以减小摩擦和磨损。润滑性愈好，吸附吸附能力能力愈强。对于那些低速重载或润滑不充分的场合，愈强
22、。对于那些低速重载或润滑不充分的场合，润滑性具有特别重要的意义。润滑性具有特别重要的意义。3 3）极压性）极压性 (抗磨、耐压性抗磨、耐压性)极压性能是润滑油中加入含硫、氯、磷的有机极极压性能是润滑油中加入含硫、氯、磷的有机极性化合物之后，油中的极性分子在金属表面生成性化合物之后，油中的极性分子在金属表面生成抗磨、抗磨、耐高压耐高压的化学反应边界膜的性能，它在重载、高速、的化学反应边界膜的性能，它在重载、高速、高温条件下，可改善边界润滑性能。高温条件下，可改善边界润滑性能。4 4）闪点）闪点(易燃性易燃性)润滑油在标准容器中加热所蒸发的油气，遇火焰即润滑油在标准容器中加热所蒸发的油气，遇火焰即
23、能发出闪光时的最低温度。是能发出闪光时的最低温度。是衡量油易燃性的指标。衡量油易燃性的指标。对对于在高温下工作的机器，这是一个重要参数。一般要求于在高温下工作的机器，这是一个重要参数。一般要求工作温度比油的闪点低工作温度比油的闪点低303040 40。武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 205 5）凝点）凝点 (凝固性凝固性)润滑油在规定的条件下，不再自由流动时所达到的最高温润滑油在规定的条件下，不再自由流动时所达到的最高温度。它是润滑油在度。它是润滑油在低温下工作的一个重要指标低温下工作的一个重要指标，直接影响到机，直接影响到机器在低温下的启动性能和磨损情况。器在低温下的启动性能和磨损情况。
24、6 6）氧化稳定性）氧化稳定性 从化学意义上讲，润滑油是不活泼的。但当它们暴露在高从化学意义上讲，润滑油是不活泼的。但当它们暴露在高温气体中时，也会发生氧化并生成硫、氯、磷的酸性化合物。温气体中时，也会发生氧化并生成硫、氯、磷的酸性化合物。这是一种胶状沉积物，不但腐蚀金属，而且加剧零件的磨损。这是一种胶状沉积物，不但腐蚀金属，而且加剧零件的磨损。2.2.润滑脂润滑脂-润滑油与各种稠化剂（钙、钠、铝、锂等金属皂）混合稠润滑油与各种稠化剂（钙、钠、铝、锂等金属皂）混合稠化而成。化而成。优点：优点：密封简单、不需要经常添加、不易流失；对速度和温度密封简单、不需要经常添加、不易流失；对速度和温度不敏感
25、，适用范围广。不敏感，适用范围广。缺点：缺点：摩擦损耗较大、机械效率低，不适宜高速场合。摩擦损耗较大、机械效率低，不适宜高速场合。武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 21润滑脂的种类：润滑脂的种类：钠基润滑脂钠基润滑脂锂基润滑脂锂基润滑脂铝基润滑脂铝基润滑脂钙基润滑脂钙基润滑脂 分类分类 1)1)钙基润滑脂钙基润滑脂 具有良好的抗水性，但耐热能力差，工作温度不具有良好的抗水性，但耐热能力差，工作温度不宜超过宜超过55556565。2)2)钠基润滑脂钠基润滑脂 具有较高的耐热性，但抗水性较差，工作温度可具有较高的耐热性，但抗水性较差，工作温度可达达120120。由于它能与少量水乳化，从而保护金属
26、免。由于它能与少量水乳化，从而保护金属免遭腐蚀，比钙基脂有更好的防锈能力。遭腐蚀，比钙基脂有更好的防锈能力。-工程上应用最广工程上应用最广 武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 223)3)锂基润滑脂锂基润滑脂 既能抗水、又耐高温，而且有较好的机械安定性，是一种既能抗水、又耐高温，而且有较好的机械安定性，是一种多用途的润滑值。工作温度不宜超过多用途的润滑值。工作温度不宜超过145145。4)4)铝基润滑脂铝基润滑脂 具有良好的抗水性，对金属表面有高的吸附能力，故可起具有良好的抗水性，对金属表面有高的吸附能力，故可起到良好的防锈作用。到良好的防锈作用。润滑脂的润滑脂的主要质量指标主要质量指标：2)
27、2)滴点滴点，决定工作温度。，决定工作温度。1)1)锥入度锥入度，反映其稠度大小。，反映其稠度大小。-在在2525恒温下，一质量为恒温下，一质量为1.5N1.5N的标准锥体由润滑脂的标准锥体由润滑脂表面经表面经5 5秒后刺入的深度，其等级做为润滑脂的牌号。秒后刺入的深度，其等级做为润滑脂的牌号。-在规定加热条件下在规定加热条件下,润滑脂从标准测量杯的孔口滴润滑脂从标准测量杯的孔口滴下第一滴时的温度。下第一滴时的温度。武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 233.3.固体润滑剂固体润滑剂聚氟乙烯树脂聚氟乙烯树脂用于润滑油不能胜任工作的场合：用于润滑油不能胜任工作的场合：高温、低速重载。高温、低速重
28、载。石墨石墨二流化钼（二流化钼（MoSMoS2 2）-性能稳定、性能稳定、t t350350才开始氧化，可在水中工作。才开始氧化，可在水中工作。-摩擦系数低，使用温度范围广摩擦系数低，使用温度范围广 (-60-60300300)，但遇水性能下降。，但遇水性能下降。-摩擦系数低，只有石墨的一半。摩擦系数低，只有石墨的一半。使用方式：使用方式：1.1.调和在润滑油中；调和在润滑油中；2.2.涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜；涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜；3.3.混入金属或塑料粉末中烧结成型。混入金属或塑料粉末中烧结成型。其应用日渐广泛武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 24添加剂添加剂-为了改善润
29、滑剂品质和性能而添加的物质。为了改善润滑剂品质和性能而添加的物质。二、添加剂二、添加剂 非极压油非极压油软化温度软化温度t/t/摩擦系数摩擦系数 f f含脂肪酸和极压添加剂的油含脂肪酸和极压添加剂的油含油性添加剂含油性添加剂（如脂肪酸如脂肪酸）的油的油含极压添含极压添加剂的油加剂的油作用作用-提高油性、极压性、延长使用寿命、改善性能。提高油性、极压性、延长使用寿命、改善性能。油性添加剂油性添加剂 种类种类极压添加剂极压添加剂分散净化剂分散净化剂消泡添加剂消泡添加剂抗氧化添加剂抗氧化添加剂降凝剂降凝剂增粘剂增粘剂武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 25潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制润
30、滑油润滑在工程中的应用最普遍，其供油方式有：润滑油润滑在工程中的应用最普遍，其供油方式有：三、润滑方法三、润滑方法润滑方式润滑方式 人工给油；人工给油；油杯滴油；油杯滴油；浸油润滑、飞溅给油；浸油润滑、飞溅给油；用油泵强制润滑和冷却。用油泵强制润滑和冷却。低速传动低速传动高速传动高速传动甩油环甩油环喷油润滑喷油润滑 油泵油泵冷冷却却器器滴油润滑滴油润滑 浸油润滑浸油润滑 飞溅润滑飞溅润滑 武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 26潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制针阀针阀式油式油杯杯旋盖式油脂杯旋盖式油脂杯 脂用潘存云教授研制压注式油杯压注式油杯弹簧盖油杯弹簧盖油杯四、润滑装置四、润滑装
31、置 1.1.油杯油杯 武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 27潘存云教授研制潘存云教授研制2.油环油环 武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 28潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制一、流体动力润滑一、流体动力润滑 F FF FF FF F先分析平行板的情况。板B静止，板A以速度向左运动，板间充满润滑油，无载荷时，液体各层的速度呈三角形分布，近油量与处油量相等，板A不会下沉。但若板A有载荷时，油向两边挤出，板A逐渐下沉，直到与B板接触。v v F F4-4 流体润滑原理简介 流体动力润滑是指两个作相对运动物体的摩擦表面，流体动力润滑是指两个作相对运动物体的摩擦表面，借助于相对速度而产生的粘
32、性流体膜借助于相对速度而产生的粘性流体膜将两摩擦表面完全将两摩擦表面完全隔开，由流体膜产生的压力来平衡外载荷。隔开，由流体膜产生的压力来平衡外载荷。动压油膜动压油膜-因运动而产生的压力油膜。v v v vv vh h1 1a aa ah h2 2c cc cv vv v两平形板之间不能形成压力油膜！两平形板之间不能形成压力油膜！如两板不平行板。板间间隙呈沿运动方向由大到小呈收敛楔形分布，且板A有载荷，当板A运动时，两端速度若程虚线分布，则必然进油多而出油少。由于液体实际上是不可压缩的，必将在板内挤压而形成压力，迫使进油端的速度往内凹，而出油端的速度往外鼓。进油端间隙大而速度曲线内凹，出油端间隙
33、小而速度曲线外凸，进出油量相等，同时间隙内形成的压力与外载荷平衡，板A不会下沉。这说明了在间隙内形成了压力油膜。这种因运动而产生的压力油膜称为动压油膜。各截面的速度图不一样，从凹三角形过渡到凸三角形，中间必有一个位置呈三角形分布。F Fp pmaxmax武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 29潘存云教授研制F形成动压油膜的必要条件：形成动压油膜的必要条件：1.1.两工件之间的间隙必须有楔形间隙；两工件之间的间隙必须有楔形间隙；2.2.两工件表面之间必须连续充满润滑油或其它液体；两工件表面之间必须连续充满润滑油或其它液体；3.3.两工件表面必须有相对滑动速度。其运动方向必两工件表面必须有相对滑动
34、速度。其运动方向必 须保证润滑油从大截面流进，从小截面出来。须保证润滑油从大截面流进，从小截面出来。Fy=F Fx 0 Fy=F Fx=0应用实例应用实例-向心滑动轴承动压油膜的形成过程：向心滑动轴承动压油膜的形成过程：静止静止 爬升爬升 将轴起抬将轴起抬转速继续升高质心左移质心左移稳定运转稳定运转达到工作转速e e-偏心距偏心距e武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 30二、二、弹性流体动力润滑弹性流体动力润滑 弹性流体动力润滑理论弹性流体动力润滑理论-研究在点、线接触条件研究在点、线接触条件下，两弹性物体间的流体动力润滑膜的力学性质。下，两弹性物体间的流体动力润滑膜的力学性质。求解油膜求解油
35、膜压力分布压力分布、润滑膜、润滑膜厚度分布厚度分布等问题等问题 在油膜压力下，摩擦表面变形的弹性方程；在油膜压力下，摩擦表面变形的弹性方程；表述润滑剂粘度与压力间关系的粘压方程；表述润滑剂粘度与压力间关系的粘压方程；流体动力润滑的主要方程。流体动力润滑的主要方程。流体动力润滑理论流体动力润滑理论的前提：的前提：-适应于低副中两零件之间的润滑问题，适应于低副中两零件之间的润滑问题，润滑润滑剂剂粘度不随压力变化粘度不随压力变化零件摩擦表面为刚体零件摩擦表面为刚体武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 31潘存云教授研制潘存云教授研制 依靠依靠润滑剂的粘附作用，两圆柱体相互滚动时将润滑剂的粘附作用，两圆
36、柱体相互滚动时将润滑剂带入间隙。由于接触压力较高使接触面发生局润滑剂带入间隙。由于接触压力较高使接触面发生局部变形，接触面积增大，并形成了一个平行缝隙，在部变形，接触面积增大，并形成了一个平行缝隙，在出油口处的接触面边缘出现了使间隙变小的突出部分，出油口处的接触面边缘出现了使间隙变小的突出部分，称为缩颈现象，此处形成了最小油膜厚度，出现了第称为缩颈现象，此处形成了最小油膜厚度，出现了第二个峰值压力。二个峰值压力。V2FV1V1V2F赫兹接触区赫兹接触区V1V2FV1V2F赫兹接触区赫兹接触区hminh0第二个峰值压力第二个峰值压力 干摩擦接触干摩擦接触弹性流体动力润滑的机理：弹性流体动力润滑的
37、机理：与干摩擦进行对比分析武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 32潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制节节流流器器节流器节流器D工作原理：工作原理：依靠供依靠供油装置，将高压油油装置，将高压油压入轴承间隙中，压入轴承间隙中，强制形成油膜。强制形成油膜。特点：特点：静压轴承静压轴承任何工况下都能任何工况下都能胜任工作。胜任工作。节流器作用：节流器作用：根据外载荷的变化自动调节各油腔内根据外载荷的变化自动调节各油腔内 的压力。的压力。三、三、流体静力润滑流体静力润滑1)1)静压轴承静压轴承武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 33600冷轧机支承辊用静压轴承原理图1-主油腔；2-侧油腔；3-副
38、油腔；4-侧油腔武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 342)2)空气轴承空气轴承 空气也是一种流体润滑剂，其粘度只有空气也是一种流体润滑剂，其粘度只有L-AN7L-AN7润润滑油的滑油的1/40001/4000，摩擦力小到可忽略不计，因此可用于，摩擦力小到可忽略不计，因此可用于数十万转的超高速轴承。数十万转的超高速轴承。空气轴承的工作原理与液体润滑轴承本质上是一空气轴承的工作原理与液体润滑轴承本质上是一样；分静压和动压两种。样；分静压和动压两种。气膜厚度气膜厚度-20 m-20 m制造精度制造精度 严格过滤严格过滤 优点：优点：1)1)不随温度变化，可用于高温或低温；不随温度变化，可用于高温或低温；2)2)没有油污染的危险；没有油污染的危险；3)3)回转精度高，运行噪音低。回转精度高，运行噪音低。缺点：缺点：承载能力不大，密封困难。承载能力不大，密封困难。武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 35思考题1.按摩擦状态分,摩擦可分为哪几类?各类的特征如何?2.按磨损机理分,磨损可分为哪几类?各类的特征如何?3.机件磨损的过程大致可分为哪几个阶段?各阶段的特征如何?4.什么叫粘度？粘度的常用单位有哪些?5.润滑油和润滑脂的主要质量指标有哪几项?6.流体动力润滑和流体静力润滑的油膜形成原理在本质上有何 不同?7形成动压油膜的必要条件有哪些?武汉科技大学专用 作者：潘存云教授 36