摩擦、磨损.ppt

摩擦 磨损及润滑 概述 摩擦现象是自然界中普遍存在的物理现象 对于机器来讲 摩擦会使效率降低 温度升高 表面磨损 过渡的磨损会使机器丧失应有的精度 进而产生振动和噪音 缩短使用寿命 世界上使用的能源大约有1 3 1 2消耗于摩擦 如果能够尽力减少无用的摩擦消耗 便可大量节省能源 另外 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 如果能控制和减少磨损 则既减少设备维修次数和费用 又能节省制造零件及其所需材料的费用 1摩擦及其分类 两个相互接触的表面发生相对运动或具有相对运动趋势时 在接触表面间产生的阻止相对运动或相对运动趋势的现象称为摩擦 摩擦的分类方法很多 因研究和观察的依据不同 其分类方法也就不同 常见的分类方法有下列几种 1 摩擦及其分类 1 1按摩擦副的运动形式分类 滑动摩擦两接触表面间存在相对滑动时的摩擦 滚动摩擦两物体沿接触表面滚动时的摩擦 1摩擦及其分类 1 2按摩擦副的运动状态分类 静摩擦两接触表面存在微观弹性位移 相对运动趋势 但尚未发生相对运动时的摩擦 动摩擦两接触表面间存在相对运动时的摩擦 1摩擦及其分类 1 3按摩擦是否发生在同一物体分类 内摩擦同一物体内各部分之间发生的摩擦 外摩擦两个物体的接触表面间发生的摩擦 1摩擦及其分类 1 4按摩擦副的润滑状态分类 干摩擦流体摩擦边界摩擦混合摩擦 1 4 1干摩擦 1摩擦及其分类 1 4 2液体摩擦 两摩擦表面不直接接触 被油膜隔开的摩擦称为液体摩擦 1 4 3边界摩擦 两摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开 使其处于干摩擦和液体摩擦之间的状态 这种摩擦称为边界摩擦 1 4 4混合摩擦 处于干摩擦 液体摩擦与边界摩擦的混合状态 称为混合摩擦 2磨损及其过程 运动副之间的摩擦将导致零件表面材料的逐渐损失 这种现象称为磨损 2 1磨损 2 2磨损过程 2 2 1跑合磨损阶段在磨损初期 由于新的摩擦副表面较粗糙 真实接触面积小 比压较大 在开始的较短时间内磨损量较大 经跑合后 表面凸峰高度降低 接触面积增大 磨损速度减缓并趋向稳定 初期跑合是一种有益的磨损 可利用它来改善表面性能 提高使用寿命 2磨损及其过程 2 2 2稳定磨损阶段零件经过跑合后磨损速度趋缓 处于稳定状态 这一阶段的时间即为零件的使用寿命 2磨损及其过程 2 2 3剧烈磨损阶段磨损量加大 润滑状态恶化 导致零件迅速报废 2磨损及其过程 2磨损及其过程 1 磨粒磨损 2 3磨损分类 按照磨损的机理以及零件表面磨损状态的不同把磨损分为 2 粘着磨损 3 疲劳磨损 点蚀 4 腐蚀磨损 2磨损及其过程 2 3 1磨粒磨损 由于硬质颗粒或摩擦表面上的硬质突出物 在摩擦过程中引起脱落的现象 称为磨粒磨损 实验表明 当金属材料的硬度比磨粒的硬度大30 时 被磨表面的磨损量就非常小 减轻磨粒磨损的措施 满足润滑条件 合理地选择摩擦副的材料 降低表面粗糙度值以及加装防护密封装置等 2磨损及其过程 2 3 2粘着磨损 由于两摩擦表面间产生粘着现象使材料由一个表面转移到另一个表面而造成的磨损 称为粘着磨损 胶合是粘着磨损中最严重的形式 会造成大片金属被撕脱或表面间完全 咬死 是齿轮 蜗杆等传动的失效形式之一 减轻粘着磨损的措施 合理地选择配对材料 采用表面处理 限制摩擦表面的温度 控制压强及采用含有油性极压添加剂的润滑剂等 都可减轻粘着磨损 2磨损及其过程 2 3 3疲劳磨损 这种形式的磨损常出现在滚动轴承 齿轮等高副中 当接触表面受到很大的循环变化接触应力 经过一定工作循环次数以后 可能在局部表面形成小块的甚至是片状的麻点或凹坑 进而导致零件失效 这种失效形式称为表面疲劳磨损 简称点蚀 提高抗疲劳磨损的能力的措施 合理地选择材料及材料的硬度 选择粘度高的润滑油 加入极压添加剂或及减小摩擦面的粗糙度值等 可以提抗疲劳磨损的能力 2磨损及其过程 2 3 4腐蚀磨损 在摩擦过程中 摩擦面与周围介质发生化学或电化学反应而产生物质损失的现象 称为腐蚀磨损 腐蚀磨损可分为氧化磨损 特殊介质腐蚀磨损 气蚀磨损等 实际上大多数磨损是以上述四种磨损形式的复合形式出现的 2磨损及其过程 3润滑 3 1润滑剂分类 润滑剂 液体 如油 水及液态金属 气体 如空气或其他气态工作介质 半固体 如润滑脂 固体 如石墨 二硫化钼 聚四氟乙稀 3润滑 流体润滑可由流体动压 包括弹性流体动压 和流体静压原理形成 3润滑 3 2流体润滑机理简介 流体动压润滑是利用摩擦副表面的相对运动 将流体带进摩擦面间 自行产生足够厚的压力油膜把摩擦面分开并平衡外载荷的流体润滑 显然 形成流体动压润滑能保证两相对运动摩擦表面不直接接触 从而完全避免了磨损 因而在各种重要机械和仪器中获得了广泛的应用 流体静压润滑利用外部供油 气 装置 将一定压力流体强制送入摩擦副之间 以建立压力油膜的润滑称为流体静压润滑 弹性流体动力润滑 3润滑 3润滑 生产实践证明 在点 线接触的高副机构 齿轮 滚动轴承和凸轮等 中 也能建立分隔摩擦表面油膜 形成动压润滑 但接触区内压强很高 比低副接触大1000倍左右 这就使接触处产生相当大的弹性变形 同时也使其间的润滑剂粘度大为增加 考虑弹性变形和压力对粘度的影响这两个因素的流体动力润滑称为弹性流体动力润滑简称 弹流 其油膜厚度与压力分布如图所示 3润滑 在选定润滑剂之后 还要选用恰当的润滑方式 滑动轴承的润滑方式可按下式求得的k值选取 式中 p为轴颈的平均压强 单位为MPa v为轴颈的平均圆周速度 单位为m s 3润滑 3 3润滑方式 当k 2时 若采用润滑脂润滑 则用旋盖式油杯手工加油 如图13 9所示 若采用润滑油润滑 则用如图13 10所示的压注油杯或如图13 11所示的旋套式注油油杯进行定期加油 当k 2 16时 用如图13 12所示的针阀式注油油杯或如图13 13所示的油芯式油杯进行滴油润滑 当k 16 32时 用如图13 14所示的油环带油方式 或采用