机械零件的摩擦、磨损、润滑及密封

第四章机械零件的摩擦、磨损、润滑及密封 4.1 摩擦原理4.2 磨损4.3 润滑材料4.4机械零件的润滑方式 4.5 流体润滑 原理及方法4.6 密封装置概念1.摩擦具有普遍性和不可避免性2.摩擦和磨损往往相伴发生3.摩擦和磨损都具有两面性4.减少摩擦磨损的最有效方法是润滑4.1 摩擦原理4.1.1摩擦的分类-干摩擦 ,边界摩擦 ,流体摩擦 ,混合摩擦图 4.2 典型摩擦特性曲线随着 n/p的增加，摩擦副将分别处于边界润滑、混和润滑和流体润滑状态，相应会发生摩擦间隙的变化。 液体粘度摩擦系数 随轴承的特性系数 n/p值的改变而改变。在边界摩擦时， 随 n/p值的增大而变化很小，进入混合摩擦后， n/p值的改变引起 急剧变化，在刚形成液体摩擦时 达到最小值，此后，随 n/p值的增大油膜厚度亦随之增大，4.1.2 干摩擦1.库仑定律=F/N2.绝对干摩擦在实际中很少发生3.摩擦形成机理粘着理论 广泛被接受的摩擦理论实际接触面积Ar=N/s若节 点的剪切强度为 BF=ArB=NB/s摩擦系数为：= F/ N=B/ s尖峰顶部形成冷焊点a) 结点 b) 界面剪切 c) 软金属剪切图 4.4 粘着焊点的剪切过程4.1.3 边界摩擦机理边界膜种类 :-物理吸附膜润滑油中的脂肪酸是一种极性化合物，其分子能吸附在金属表面，形成物理吸附膜温度对其影响较大适用常温、轻载、低速 -化学吸附膜 润滑油中分子靠分子键与金属表面形成化学吸附膜 吸附强度较高 适用中等温度、载荷、速度 -化学反应膜 润滑油中加入硫、磷、氯等元素的 添加剂与金属化学反应生成的膜 形成的金属盐具有较高的熔点和较低的剪切强度 ,稳定性较好 , 适用高温、重载、高速 工作温度 是影响边界膜性能的关键参数，当工作温度达到软化温度时，吸附膜发生软化、乱向和脱吸现象，从而使润滑作用降低，因此，在具体应用过程中应注意限制 pv 值以控制摩擦面温度。 pv 摩擦热 形成吸附膜形成化学反应膜形成吸附膜和化学反应膜4.2 磨损4.2.1 机械零件典型的磨损过程1.磨损 :由于摩擦使金属表面的物质不断损失。磨损改变零件的尺寸和形状，降低零件工作的可靠性，影响机械的效率，甚至导致机械的提前报废。 2. 磨损率 单位时间内材料的磨损量称磨损率3.耐磨性 :磨损过程中材料抵抗脱落的能力，为磨损率的倒数 1/ 4.磨损的一般过程 (三个阶段 ) 跑合：跑合后有利增加接触面积， 降低磨损速度 稳定磨损阶段：磨损率为常数 剧烈磨损阶段：产生振动、噪音、磨损加剧温度升高，零件迅速报废。5.磨损的四种基本类型粘着磨损表面疲劳磨损 ,磨粒磨损和腐蚀磨损1.粘着磨损在切向力的作用下，摩擦副表面的吸附膜和脏污膜遭到破坏，使表面的轮廓峰在相互作用的各点处发生冷焊，由于相对运动，材料便从一个表面转移到另一个表面，形成粘着磨损。 表面温度越高，粘着的现象也越严重。严重的粘着磨损会造成运动副咬死。 2. 磨粒磨损摩擦表面有硬质突出物，将对磨表面材料磨掉或是从外部进入摩擦面间的尘土、砂粒或磨损形成的金属微粒，在较软材料表面犁刨出很多沟纹而引起材料脱落的现象 。3 .疲劳磨损： 交变接触应力的作用，表面形成疲劳点蚀。点蚀实例4 腐蚀磨损与周围介质发生化学反应和电化学反应的磨损。氧化磨损：生成氧化膜。磨损类型的混合发生 1.粘着磨损 合理选择配对材料，同种金属比异种金属易于粘着，脆性材料比塑性材料的抗粘着能力强，进行表面处理（如表面热处理、电镀、喷涂等）可防止粘着磨损的发生； 限制摩擦表面的温度； 采用含油性和极压添加剂的润滑剂； 控制压强。减少磨损的措施 2.磨粒磨损 磨粒磨损与摩擦副材料的硬度和磨粒的硬度有关。为保证摩擦面有一定的使用寿命，金属材料的硬度应至少比磨粒的硬度大 30%。当然，材料并不是愈硬愈好，有时选用较便宜的材料，定期更换易磨损的零件，更符合经济原则。 3.疲劳磨损： 合理选择零件接触面的表面粗糙度，一般情况下表面粗糙度值愈小，疲劳寿命愈长； 合理选择润滑油粘度，适当提高润滑油的粘度有利于接触应力均匀分布，提高抗疲劳磨损的能力。在润滑油中加入极压添加剂或固体润滑剂，能提高接触表面的抗疲劳性能； 合理选择零件接触面的硬度 4.3润滑材料1.润滑油：1）粘度 -衡量内摩擦力大小的物理量粘度越大，摩擦力越大。牛顿粘性定律：=F/A=-u/y （ 1）动力粘度 =F/A=-u/y 长、宽、高各为 1m的液体，上、下平面发生 1m/s相对速度需要的切向力为 1N时，该液体的粘度为 1N.s/m2或 1 Pa.s ，粘度的单位 国际单位制 -Pa.s（帕 秒） 。 绝对单位制（ C.G.S.制） - l P（泊）或cP（厘泊） 1P 100 cP。 1P 0.1 Pa.s （ 2）运动粘度 / 动力粘度与同温度下该液体密度的比值。运动粘度的单位 国际单位制 - m2/s 绝对单位制（ C.G.S.制） -St（斯）或cSt（厘斯） 1St 1cm2 s 100cSt 10 4m2 s， 1cSt 10 6m2 s 1mm2 s 粘度等级 -GB T 3141 1994规定采用润滑油在 40C时的运动粘度中心值作为润滑油的粘度等级。润滑油实际运动粘度在相应中心粘度值的 10偏差以内。 （ 3）条件粘度 为了方便于商业测量而建立的粘度体系。是在一定条件下、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计量的粘度。 中国 -恩氏度