摩擦磨损及润滑概述.ppt

4-1 摩 擦 4-2 磨 损 4-3 润滑剂、添加剂和润滑方法 4-4 流体润滑原理简介 4-0 概 述 第4章 机械零件设计概论 4-0 概 述 摩擦学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 缘学科。 摩擦相对运动的物体表面间的相互阻碍作用现象 磨损由于摩擦而造成物体表面材料的损失或转移 润滑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 1/31/2 消耗于摩擦。 机械产品的易损零件大部分是由于磨损超过限度而报废 和更换的。 减少摩擦 节省能源； 减少磨损 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。 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。 二、摩擦的分类 内 摩 擦在物质的内部发生的阻碍分子之间相对 运动的现象。 外 摩 擦在相对运动的物体表面间发生的相互阻 碍作用现象。 静 摩 擦仅有相对运动趋势时的摩擦。 动 摩 擦在相对运动进行中的摩擦。 滑动摩擦物体表面间的运动形式是相对滑动。 滚动摩擦物体表面间的运动形式是相对滚动。 “机械说” 摩擦原因是表面微凸体的相互阻碍作用 “分子说” 摩擦原因是表面材料分子间的吸力作用 一、摩擦的机理 “机械分子说” 两种作用均有 4-1 摩 擦 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 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。 不允许出现干摩擦！ 2. 边界摩擦 三、 滑动摩擦状态 功耗 磨损 温度 烧毁轴瓦 运动副表面有一层厚度350 才开始氧化，可在水中工作 。 摩擦系数低，使用温度范围广 (-60300 )，但遇水性能下降。 摩擦系数低，只有石墨的一半。 使用方式 1.调和在润滑油中； 2.涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜； 3.混入金属或塑料粉末中烧结成型。 其应用日渐广泛 油性添加剂 种类 添加剂为了改善润滑剂品质和性能而添加的物质 。 二、添加剂 非极压油 软化温度t/ 摩擦系数 f 含脂肪酸和极压添加剂的油 含脂肪 酸的油 含极压添 加剂的油 作用提高油性、极压性、延长使用寿命、改善性能 。 极压添加剂 分散净化剂 消泡添加剂 抗氧化添加剂 降凝剂 增粘剂 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制 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 润滑方式 人工给油 油杯滴油 浸油润滑、飞溅给油 用油泵强制润滑和冷却 低速传动 高速传动 甩油环 喷油润滑 油泵 冷 却 器 滴油润滑 浸油润滑 飞溅润滑 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制 针阀 式油 杯 旋盖式油杯 脂用 潘存云教授研制 压注式油杯 弹簧盖油杯 四、润滑装置 1. 油杯 潘存云教授研制 潘存云教授研制 2. 油环 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 F F F 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 F 4-4 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， 借助于相对速度而产生的粘性流体膜将两摩擦表面完全 隔开，由流体膜产生的压力来平衡外载荷。 动压油膜因运动 而产生的压力油膜。 v vv h1 a a h2 c c vv 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 pmax 潘存云教授研制 F 形成动压油膜的必要条件： 1.两工件之间的间隙必须有楔形间隙； 2.两工件表面之间必须连续充满润滑油或其它液体； 3.两工件表面必须有相对滑动速度。其运动方向必 须保证润滑油从大截面流进，从小截面流出来。 Fy =F Fx 0 Fy =F Fx = 0 应用实例向心滑动轴承动压油膜的形成过程： 静止 爬升将轴起抬 转速继续升高 质心左移 稳定运转达到工作转速 e 偏心距。 e 二、弹性流体动力润滑 弹性流体动力润滑理论研究在点、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。 求解油膜压力分布、润滑膜厚度分布等问题 在油膜压力下，摩擦表面的变形的弹性方程 表述润滑剂粘度与压力间关系的粘压方程 流体动力润滑的主要方程 流体动力润滑理论的前提 适应于低副中两零件之间的润滑问题。 润滑剂粘度不随压力变化 零件摩擦表面为刚体 潘存云教授研制 潘存云教授研制 依靠润滑剂的粘附作用，两圆柱体相互滚动时将 润滑剂带入间隙。由于接触压力较高使接触面发生局 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 ，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。 V2 V1 V1 V2 F V1 V2 F 赫兹接触区 hmin h0 第二个峰值压力 弹性流体动力润滑的机理：与干摩擦进行对比分析 V1 V2 F F 干摩擦接触 赫兹接触区 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制 节 流 器 节流器 D 工作原理：依靠供 油装置，将高压油 压入轴承间隙中， 强制形成油膜。 特点：静压轴承 在任何工况下都 能胜任工作。 d0 d0 常用节流器 关键器件： 节流器 节流器作用：根据外载荷 的变化自动调节各油腔内 的压力。 油台 起密封作用 三、流体静力润滑 1. 静压轴承 2.空气轴承 空气也是一种流体润滑剂，其粘度只有L-AN7润 滑油的1/4000， 摩擦力小到可忽略不计，因