机械设计-第04章-周兴义

第四章摩擦、磨损与润滑概述,摩擦一物体与另一物体直接接触两者间有相对运动（或趋势）接触表面要产生切向阻力（即摩擦力）的现象,工业上约有1/31/2的能源消耗在各种形式的摩擦中机械中的零件因磨损报废摩擦也有有利的一面（汽车行驶与刹车、机械夹具、带传动等）,第四章摩擦、磨损与润滑概述,磨损摩擦的结果摩擦表面物质的流失或转移,润滑在摩擦面内加入物质使两表面分开减小摩擦、磨损的方法,摩擦学研究有关摩擦、磨损与润滑的科学,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,第四章摩擦、磨损与润滑概述,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,第四章摩擦、磨损与润滑概述,1.按摩擦机理,2.按运动形式,4-1摩擦,（一）摩擦的分类,1.干摩擦表面间无任何润滑剂或保护膜纯金属接触的摩擦,4-1摩擦,（二）滑动摩擦的四种状态,摩擦系数一般在f=0.1量级阻力大、磨损重、发热高、易胶合、寿命短,2.边界摩擦润滑油与金属吸附，形成油膜（边界膜）摩擦油膜将金属表面隔开，但高峰部分仍相互接触,4-1摩擦,（二）滑动摩擦的四种状态,摩擦系数一般在f=0.01左右,摩擦系数一般在f=10-3数量级,3.流体摩擦两金属表面完全被液体隔开，摩擦只发生在流体内部,4-1摩擦,（二）滑动摩擦的四种状态,一般摩擦系数为f=0.01-0.001数量级,4.混合摩擦摩擦面间同时存在边界摩擦和流体摩擦的混合状态,4-1摩擦,（二）滑动摩擦的四种状态,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,第四章摩擦、磨损与润滑概述,零件表面破坏，运动副间隙增大动载振动温升提高磨损速度急剧上升直至零件失效,4-2磨损,1.磨合阶段2.稳定磨损阶段3.剧烈磨损阶段,（二）磨损的过程,缩短磨合期延长稳定磨损期推迟剧烈磨损期,4-2磨损,（二）磨损的种类（按磨损机理）,1.粘附磨损（胶合磨损）摩擦表面在正压力作用下发生“冷焊”相对运动导致焊点破坏，材料迁移,4-2磨损,（二）磨损的种类（按磨损机理）,2.疲劳磨损（点蚀）变应力作用下表面发生疲劳破坏接触应力过大引起,4-2磨损,（二）磨损的种类（按磨损机理）,3.磨粒磨损进入摩擦面间的游离硬颗粒（灰尘）或硬的轮廓峰尖（另一面较软）最常见的磨损形式,4-2磨损,（二）磨损的种类（按磨损机理）,4.腐蚀磨损机械作用及材料与环境的化学作用共同引起,5.流体磨粒磨损和流体侵蚀磨损流体磨粒磨损：流体中夹带的硬质颗粒引起流体侵蚀磨损（冲蚀磨损）：流体的腐蚀与冲刷引起,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,第四章摩擦、磨损与润滑概述,4-3润滑剂、添加剂和润滑方法,（一）润滑剂的作用与分类,1.润滑剂的作用减少摩擦、磨损冷却、吸振、防锈、密封（润滑脂）,2.润滑剂的分类,4-3润滑剂、添加剂和润滑方法,（二）润滑油,1.润滑油的分类,2.1粘度流体内摩擦阻力大小粘度越高，油越稠，摩擦力越大动力粘度、运动粘度、条件粘度,4-3润滑剂、添加剂和润滑方法,2.润滑油的指标,（二）润滑油,2.1粘度,动力粘度：油呈层流分布，层与层之间的摩擦剪应力满足：,4-3润滑剂、添加剂和润滑方法,2.润滑油的指标,（二）润滑油,单位：St(斯)，1St=10-4m2/scSt(厘斯)，1cSt=10-6m2/s,2.1粘度,4-3润滑剂、添加剂和润滑方法,2.润滑油的指标,运动粘度：,工程中常用运动粘度运动粘度与牌号的关系,牌号L-AN5粘度等级540C时运动粘度5.06cSt,（二）润滑油,通过测定润滑油穿过规定孔道的时间来进行计量的粘度单位：恩氏度（Et）与运动粘度的换算关系见P53,2.1粘度,4-3润滑剂、添加剂和润滑方法,2.润滑油的指标,条件粘度：,（二）润滑油,粘度随温度升高而降低，随压力升高而升高高温条件选用高粘度润滑油高速、轻载条件选用低粘度润滑油，低速、重载反之,2.1粘度,4-3润滑剂、添加剂和润滑方法,2.润滑油的指标,（二）润滑油,润滑油中加入硫、氯、磷的有机极性化合物油中极性分子在金属表面生成化学反应边界膜的性能,化学膜,2.2润滑性（油性）,4-3润滑剂、添加剂和润滑方法,2.润滑油的指标,油吸附于摩擦表面的性能润滑性越好，油膜与金属表面的吸附能力越强,物理膜,2.3极压性,（二）润滑油,在高温气体中，润滑油发生氧化生成酸性化合物酸性化合物腐蚀金属，加剧金属的磨损,2.3闪点,4-3润滑剂、添加剂和润滑方法,2.润滑油的指标,衡量油的易燃性指标油加热蒸发出的油汽，遇火焰能发出闪光时的最低温度通常使油的工作温度比闪点低3040,规定的条件下，不能再自由流动时所达到的最高温度低温工作机器的重要指标,2.3凝点,2.4氧化稳定性,（二）润滑油,4-3润滑剂、添加剂和润滑方法,1.润滑脂的特点,（三）润滑脂,润滑油+稠化剂（钙、锂、钠等）膏状物，不易流动，可保持在摩擦表面性能不稳定，摩擦功耗大适用场合：难以经常供油，低速，温度变化不大,润滑脂内阻力大小和流动性强弱标准锥体，标准温度下，由润滑脂表面经5s后刺入的深度锥度越小，润滑脂越稠,4-3润滑剂、添加剂和润滑方法,2.润滑脂的指标,（三）润滑脂,2.1锥入度（稠度）,规定加热条件下，润滑脂从标准孔口滴下第一滴时的温度润滑油的工作温度至少低于滴点20C,2.2滴点,二硫化钼，石墨，聚四氟乙烯等,4-3润滑剂、添加剂和润滑方法,1.特点,（四）固体润滑剂,涂敷、粘结或烧结在摩擦表面，制成复合材料依靠材料自身的润滑性能在摩擦表面形成固体膜适用于有特殊要求的场合（环境清洁要求、真空、高温）,2.常用材料,1.1间歇式供油装置,压配式注油杯,旋套式注油杯,4-3润滑剂、添加剂和润滑方法,1.油润滑,（五）润滑方法,用于小型、低速或间歇运动装置在需润滑的部位安装油杯手工用油壶或油枪将润滑油注入油杯,油芯油杯,1.2连续供油装置（用于重要装置）,4-3润滑剂、添加剂和润滑方法,1.油润滑,（五）润滑方法,滴油润滑,针阀油杯：可调节滴油速度，可停止供油油芯油杯：停车时仍继续滴油（无用消耗）,1.2连续供油装置（用于重要装置）,4-3润滑剂、添加剂和润滑方法,1.油润滑,（五）润滑方法,浸油、飞溅润滑,将齿轮浸入到减速箱的油池中齿轮将油溅起以润滑轴承,喷油润滑,用油泵、喷嘴进行供油,1.2连续供油装置（用于重要装置）,4-3润滑剂、添加剂和润滑方法,1.油润滑,（五）润滑方法,压力循环润滑,用油泵进行压力供油可保证供油充分能带走摩擦热多用于高速重载的轴承,4-3润滑剂、添加剂和润滑方法,1.脂润滑,（五）润滑方法,常用于低速场合润滑脂还可用于简单密封只能采用间歇式供油方式,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,第四章摩擦、磨损与润滑概述,借助相对运动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,4-4流体润滑原理简介,1.原理,（一）流体动力润滑,楔形间隙相对运动（速度足够大，方向使油从大间隙流向小间隙）供油连