磨擦磨损及润滑PPT课件.ppt

干摩擦 最不利 无润滑状态 边界摩擦 最低要求 边界润滑状态 流体摩擦 流体润滑状态 混合摩擦 混合润滑状态 金属摩擦副的滑动摩擦 1 一 干摩擦 古典摩擦理论的摩擦力计算公式 库仑公式 新理论 分子 机械理论 能量理论 粘着理论 不加润滑剂时 相对运动的零件表面直接接触 这样产生的摩擦称为干摩擦 如真空中 0 30 0 35 2 一 干摩擦 简单粘着理论 3 二 边界摩擦 边界润滑 两表面加入润滑油后 在金属表面会形成一层边界膜 它可能是物理吸附膜 也可能是化学反应膜 不满足流体动压形成条件 或虽有动压力 但压力较低 油膜较薄时 在载荷的作用下 边界膜互相接触 横向剪切力比较弱 这种摩擦状态称为边界摩擦 边界膜 比较牢固地吸附在金属表面的分子膜 0 01 0 1 4 物理吸附膜如图 常温 轻载 低速 化学吸附膜 中等载荷 速度和温度 化学反应膜 重载 高速和高温 膜厚比 越大 油膜承载比例大 f越小 判断摩擦状态 边界摩擦 边界膜强度 合理选择润滑副材料和润滑剂 降低表面粗糙度值 润滑剂中加油性和极压添加剂 5 三 流体摩擦 润滑 膜厚比 3 全液体摩擦 当两摩擦表面被流体 液体或气体 完全隔开时 摩擦表面不会产生金属间的直接摩擦 流体分子层间的粘剪阻力就是摩擦力 这种摩擦称为流体摩擦 0 001 0 008 6 当动压润滑条件不具备 且边界膜遭破坏时 就会出现流体摩擦 边界摩擦和干摩擦同时存在的现象 这种摩擦状态称为混合摩擦 非 完全 液体摩擦膜厚比 四 混合摩擦 润滑 3 7 4 2磨损 一 典型的磨损过程 三阶段 1 磨合磨损过程 2 稳定磨损阶段 3 剧烈磨损阶段 在一定载荷作用下形成一个稳定的表面粗糙度 且在以后过程中 此粗糙度不会继续改变 所占时间比率较小 经磨合的摩擦表面加工硬化 形成了稳定的表面粗糙度 摩擦条件保持相对稳定 磨损较缓 该段时间长短反映零件的寿命 经稳定磨损后 零件表面破坏 运动副间隙增大 动载 振动 润滑状态改变 温升 磨损速度急剧上升 直至零件失效 8 二 磨损分类 根据磨损机理可分为 1 粘着磨损 2 磨粒磨损 磨削 形成 边界摩擦 载荷大 速度高 边界膜破坏 表面尖峰接触 现象 形成材料转移 影响因素 材料硬度 表面粗糙度 载荷 速度 温度 不同材料配副 形成 表面微峰或外界硬质颗粒进入摩擦面 现象 表面划伤或犁沟现象 影响因素 环境 表面硬度 粗糙度 9 3 疲劳磨损 也称疲劳点蚀 4 流体磨粒 冲蚀磨损 形成 接触应力反复作用 轴承 齿轮 现象 表层金属剥落 形成点蚀凹坑 影响因素 表面硬度 粗糙度 润滑油粘度 形成 一定速度的硬质微粒反复作用 表面受法向力及切向力 燃气涡轮机叶片 水轮机叶片 现象 表面疲劳 材料损失 影响因素 材料硬度 10 5 腐蚀磨损 电化学作用 形成 空气中的酸 润滑油中的无机酸产生化学作用或电化学作用 现象 表面腐蚀并磨损 影响因素 环境 润滑油的腐蚀性 6 微动磨损 形成 小振幅 大频率 点或线接触 现象 磨损面积小 影响因素 载荷 11 2 润滑脂 钙基润滑脂 钠基润滑脂 锂基润滑脂 3 固体润滑剂 石墨 二硫化钼 氮化硼 蜡 聚氟乙烯 酚醛树脂 4 3润滑剂 添加剂和润滑方法 1 润滑油 有机油 矿物油 合成油 润滑剂 气体 液体 半固体和固体 12 一 润滑油的粘度 润滑油的粘度反映了润滑油在外力作用下抵抗剪切变形的能力 也是内摩擦力大小的标志 13 剪切应力 与流体沿y方向速度的梯度成正比 即 定义为流体的动力粘度上式称为牛顿流体粘性定律 凡符合此定律的流体称为牛顿流体 否则称为非牛顿流体 除此以外 还有运动粘度和条件粘度 恩氏粘度 14 1 动力粘度 图示 长 宽 高各为1m的流体 如果使立方体顶面流体层相对底面流体层产生1m s的运动速度 所需要的外力F为1N时 则流体的粘度 为1N s m 叫做 帕秒 常用Pa s表示 有时也用 dyn s cm2 泊P 厘泊cP 表示 换算关系 1Pa S 10P 1000cP 15 2 运动粘度 流体的动力粘度与同温度下的密度 的比值 称为运动粘度 单位是cm s 叫做 斯 常用St表示 恩氏粘度是相对粘度的一种 它是用200ml的粘性流体 在给定的温度t下流经一定直径和长度的毛细管所需的时间 与同体积的蒸馏水在20 时流经同样的毛细管所需时间的比值来衡量流体的粘性 恩氏粘度用表示 3 条件粘度 换算关系 1m2 s 104St 106cSt矿物油 850 900kg m3 16 1 粘温特性 二 润滑油的特性 润滑油的粘度随温度的变化存在指数关系 2 润滑油的粘压特性 粘度和压力的关系近似表示为 17 2020 1 27 18 3 油性 反映在摩擦表面的吸附性能 边界润滑和粗糙表面尤其重要 4 闪点 瞬时燃烧和碳化的温度 燃点 长时间连续燃烧的温度 高温性能 5 凝点 冷却 由液体转变为不能流动的临界温度 低温启动性能 6 极压性 EP 在重压下表面膜破裂的最大接触载荷 用PB表示 极限载荷 7 酸值 限制润滑剂变质后对表面的腐蚀 3 油性 反映在摩擦表面的吸附性能 边界润滑和粗糙表面尤其重要 4 闪点 瞬时燃烧和碳化的温度 燃点 长时间连续燃烧的温度 高温性能 5 凝点 冷却 由液体转变为不能流动的临界温度 低温启动性能 6 极压性 EP 在重压下表面膜破裂的最大接触载荷 用PB表示 极限载荷 7 酸值 限制润滑剂变质后对表面的腐蚀 19 润滑油的选用 我国将柴油机润滑油按质量标准分为五个等级 CA CB CC CD CE 其中农用运输车常用CC级润滑油 它又分为5W 30 5W 40 10W 30 l0W 40 10W 40 20W 40 30 40等8种粘度型号 数值越大 润滑油的粘度越大 应根据不同的季节 地区和柴油机的技术状态 选用不同牌号的润滑油 在保证可靠润滑的前提下 为使发动机有效地发挥其效率 尽量选用低牌号的润滑油 夏季可选用40CC级柴油机润滑油 冬季可选用30CC级柴油机润滑油 对于新出厂的柴油机 由于各运动件配合间隙较小 选用的润滑油粘度可适当低一些 20 三 润滑脂及其主要性能 1 针入度软硬程度H mm 0 1阻力大小 流动性强弱 标准锥体 150g 25 5s 组成 基础油 稠化剂 添加剂 澎润土润滑脂的性能指标 针入度 滴点 析油量 机械杂质 灰分 水分 21 2 滴点 固体 流体的温度转折点 表示耐热性3 防水性能 4 静音性能 5 种类A 钙基脂 抗水 适于轻中重载荷 B 钠基脂 高温 但不抗水 C 锂基脂 多用途 最好 D 铝基脂 高度耐水性 航运机械E 其它特种润滑脂 特种合成油 添加剂 稠化剂等 22 钙基润滑脂 由机油 动植物油和石灰制成的稠密的油膏 呈黄色 它具有良好的耐水性 适用于与水分或潮气接触的机件的润滑 由于它用水做稳定剂 当使用温度超过规定值时就会失水 使润滑脂的结果结构破坏 所以它不耐高温 通常不超过70 钙基润滑脂根据其针入度的大小又分为五个牌号 其代号分别为ZG 1 ZG 2 ZG 3 ZG 4和ZG 5 号越大 针入度越小 脂越硬 1号适用于温度较低的工作条件 2号适用于轻负荷且温度不超过55 的滚珠轴承 3号适用于中负荷 中转速且温度60 以下的机械摩擦部分 4号 5号适用于温度在70 以下的重负荷低速机械的润滑 中小功率柴油机的冷却水泵轴承的润滑 加以注4号钙基润滑脂为最合适 23 钠基润滑脂 由机油和肥皂混合而成 颜色由黄到暗褐 甚至黑色 其特点之一是耐高温 被广泛应用在高温下工作的机器上 它的另一特点是亲水性强 遇水后被溶解即失效 因此不能用于接触水的部位 钠基润滑脂按针入度分为ZN 2 ZN 3 ZN 4三个牌号 2号和3号适用于温度不高于115 的摩擦部分 但不能用于与水接触的部位 4号适用于温度不高于135 的摩擦部分 也不能用于有水或潮湿的部位 发电机轴承和离合器轴承必须使用钠基润滑脂 24 钙钠基润滑脂 为混合皂基润滑脂 分为ZGN 1和ZGN 2两个牌号 其耐水性比钠基润滑脂强 耐高温性强于钙基润滑脂 适用于高温下工作的轴承的润滑 其上限工作温度为100 25 锂基润滑脂 ZL 1 ZL 2 ZL 3 ZL 4 多用途的润滑脂 20至145度范围内的各种机械设备的滚动和滑动摩擦部位的润滑 26 API质量等级分类 汽油机油分为SA SB SC SD SE SF SG柴油机油分为 CA CB CD CE CF加W的是冬季油 不加的是夏季油 27 例如 5W 30是冬夏通用油5 牌号 运动粘度 5W 30意思代表既能满足冬季用5号油 又能满足夏季30号油的场合的多级油L AN46L 润滑剂AN 全损耗系统用油 精制的矿物油类类 L 品种 AN 数字 46 28 注 内燃机油和齿轮油是按100摄氏度运动粘度划分的 其它润滑油是按40摄氏度的划分的 29 四 固体润滑剂用途 真空 辐射 重载等恶劣环境 种类 MoS2 PTFE 石墨 氟化石墨 WS2 纳米材料应用方法 涂镀 沉积 粘贴 嵌入 添加剂 30 五 添加剂作用越来越大 在润滑脂 合成油中不加添加剂 则润滑很差或没有润滑作用种类繁多 油性添加剂 极性分子结构 抗磨 极压 EP 添加剂 抗氧化 腐蚀添加剂 洁净分散剂 汽车发动机 防锈剂 降凝剂 增粘剂 消泡剂 液压油9 纳米添加剂 新材料 31 六 润滑方法