第四章-摩擦、磨损和润滑分析.ppt

摩擦是相对运动的物体表面间的相互阻碍作用现象 磨损是由于摩擦而造成的物体表面材料的损失或转移 润滑是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 摩擦学是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 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 第四章摩擦 磨损和润滑 消极影响 消耗能源 破坏精度增大噪声 积极作用 驱动 摩擦轮 无级变速 缓冲 如宇航员座椅 自锁 如钉子等 摩擦磨损润滑和密封失效是现代机械系统的主要失效原因 机械说 产生摩擦的原因是表面微凸体的相互阻碍作用 分子说 产生摩擦的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 摩擦力 在外力作用下 两个相互接触的物体 有相对运动或相对运动趋势时在摩擦表面所产生的切向阻力 摩擦分类 内摩擦 流体运动时 由于分子间相互作用产生的粘剪力 外摩擦 存在于两物体表面之间的摩擦 按照两表面的润滑状况 摩擦分为 1 干摩擦 无润滑状态 2 边界摩擦 边界润滑状态 3 流体摩擦 流体润滑状态 4 混合摩擦 混合润滑状态 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 古典摩擦理论的摩擦力计算公式 一 干摩擦 现在观点认为 摩擦力的组成可表示为 摩擦力的分子引力分量 摩擦力的机械分量 实际接触面积 法向载荷 与表面物理 机械性能有关的系数 干摩擦的摩擦系数大 磨损严重 设计时应采取一定的措施尽量避免或减少干摩擦 二 边界摩擦两表面加入润滑油后 在金属表面会形成一层边界膜 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 油性分子吸附在表面 三 流体摩擦 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 实现流体摩擦有下列三种方法 1 流体动压润滑 2 弹性流体动压润滑 考虑了接触区弹性变形和压力对接触区润滑油粘度的影响的动压润滑称为弹性流体动力润滑 简称为弹流润滑 3 流体静压润滑 四 混合摩擦 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 4 2磨损 磨损 运动副表面材料不断损失磨损率 单位时间内材料的磨损体积或重量 1 跑合磨损阶段2 稳定磨损阶段3 剧烈磨损阶段 一 磨损过程 三阶段 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 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 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 3 疲劳磨损 也称疲劳点蚀 4 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 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 4 3润滑剂和添加剂 润滑剂 润滑油 润滑脂和固体润滑剂 润滑装置 单体