第4章摩擦 磨损 润滑课件

1、机械设计第四章 摩 擦摩 擦1磨 损2润 滑 3流体摩擦润滑原理简介4第4章 摩擦磨损润滑机械设计第四章 摩 擦v一、摩擦的分类动 摩 擦1 按运动的状态分：滑动摩擦滚动摩擦2按运动的形式分：干摩擦边界摩擦流体摩擦混合摩擦3 滑动摩擦按润滑状态分：液体动力润滑 液体静力润滑 静 摩 擦零件的相对运动是在相互摩擦下进行的。有益的摩擦：摩擦传动、摩擦制动和摩擦联接等摩擦在大多数情况下是有害的：造成能量损耗、效率降低、温度升高、表面磨损4.1 摩擦机械设计第四章 摩 擦v（1 1）干摩擦）干摩擦 摩擦面间不加任何润滑剂的摩擦 特点：摩擦系数大，发热多，磨损严重，零件寿命短等4.1 摩擦机械设计第四章

2、 摩 擦v（2）边界摩擦边界膜 润滑剂与金属表面的吸附作用或化学反应作用，在摩擦表面上生成一层薄膜。干摩擦边界摩擦流体摩擦混合摩擦塑性变形弹性变形4.1 摩擦机械设计第四章 摩 擦v（3）流体摩擦两摩擦表面被一液体层（油膜）完全隔开，表面微观凸峰不直接接触，摩擦的性质取决于液体黏性阻力，由液体的压力传递两个表面间的相互作用力干摩擦边界摩擦流体摩擦混合摩擦塑性变形弹性变形4.1 摩擦机械设计第四章 摩 擦v（4）混合摩擦摩擦表面间有润滑油，但不能保证液体摩擦时，有部分接触是边界摩擦，其余部分是液体摩擦 干摩擦边界摩擦流体摩擦混合摩擦塑性变形弹性变形4.1 摩擦机械设计第四章 摩 擦v定义：由于摩

3、擦的机械作用使接触表面物质逐渐损耗的过程4.2 摩损机械设计第四章 摩 擦磨损过程磨损曲线 磨损量时间磨合阶段-包括摩擦表面轮廓峰的形状变化和表面材料被加工硬化两个过程。稳定磨损阶段-零件在平稳而缓慢的速度下磨损。剧烈磨损阶段-在经过稳定磨损阶段后，零件表面遭到破坏，运动副间隙增大引起而外的动载荷和振动。零件即将进入报废阶段。设计机器时，要求缩短磨合期、延长稳定期、推迟剧烈磨损期的到来。稳定磨损阶段磨合阶段剧烈磨损阶段机器寿命4.2 摩损机械设计第四章 摩 擦v粘着磨损由于粘着作用，使摩擦表面的材料由一个表面转移到另一个表面所引起的磨损载荷愈大、温度愈高、材料愈软，粘着现象也就愈严重。轻微磨损

4、 涂抹 划伤 撕脱 咬死 磨损程度胶合 潘存云教授研制4.2 摩损机械设计第四章 摩 擦v磨粒磨损也简称磨损，外部进入摩擦面间的游离硬颗粒（如空气中的尘土或磨损造成的金属微粒）或硬的轮廓峰尖在软材料表面上犁刨出很多沟纹时被移去的材料，一部分流动到沟纹两旁，一部分则形成一连串的碎片脱落下来成为新的游离颗粒，这样的微粒切削过程就叫磨粒磨损。潘存云教授研制4.2 摩损机械设计第四章 摩 擦v疲劳磨损也称点蚀，是由于摩擦表面材料微体积在交变的摩擦力作用下，反复变形所产生的材料疲劳所引起的机械磨损。产生初始疲劳裂纹扩展 微粒脱落，形成点蚀坑。点蚀过程潘存云教授研制4.2 摩损机械设计第四章 摩 擦v腐蚀

5、磨损当摩擦表面材料在环境的化学或电化学作用下引起腐蚀，在摩擦副相对运动时所产生的磨损即为腐蚀磨损。4.2 摩损机械设计第四章 摩 擦v减小磨损的主要方法 （1）润滑是减小摩擦、减小磨损的最有效的方法； （2）合理选择摩擦副材料； （3）进行表面处理； （4）注意控制摩擦副的工作条件等。4.2 摩损机械设计第四章 摩 擦v定义：凡是能减小摩擦阻力，减小磨损的物质都可作为润滑剂。v 作用：降低摩擦功耗、减少磨损、冷却、吸振、防锈等。v 分类：石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯等。动植物油、矿物油、水、液态金属俗称黄油。由润滑油+稠化剂混合而成。 1）液体润滑剂：2）润滑脂：3) 固体润滑剂：4）气体润滑剂

6、：如空气、氮气、二氧化碳等。4.3 润滑剂机械设计第四章 摩 擦v一、润滑油的主要性质1）粘度：选择润滑油的重要指标，粘度值越高，油越稠，内摩擦力愈大，反之越稀dyduh表征流体黏性的比例常数，称为流体的动力黏度 单位是：Ns/m2或 Pas v 动力粘度 ， mm2/s 或 cm2/s r润滑油的密度， kg/m3* 运动粘度是划分润滑油牌号的主要依据4.3 润滑剂机械设计第四章 摩 擦粘度的影响因素粘度的影响因素温度：温度：温度升高粘度降低。温度升高粘度降低。 粘温特性曲线粘温特性曲线压力：压力：压力增大，粘度增加压力增大，粘度增加100MPa时，影响严重时，影响严重5MPa是，影响不明显

7、是，影响不明显v 一、润滑油的主要性质4.3 润滑剂机械设计第四章 摩 擦4.3 润滑剂v 一、润滑油的主要性质2）油性：是润滑油吸附于摩擦表面形成边界膜的能力。油性越好，吸附能力就越强。3）闪点：润滑油标准一起内加热蒸发的油气遇到火焰发出闪光的最低温度。是衡量润滑油易燃性的尺度。4）凝点：在规定的条件下，润滑油不能自由流动时所达到的最高温度。是衡量润滑油在低温下工作的一个指标。机械设计第四章 摩 擦v二、润滑脂4.3 润滑剂n润滑脂是以润滑油作为基础油，再加入稠化剂制成的膏状物质润滑脂类型：钙基润滑脂 （耐热能力差 5565）钠基润滑脂 （抗水性能差 可达120）锂基润滑脂 （良好的耐热、抗

8、水性能、机械安定性）润滑脂的主要性能指标：滴点：决定工作温度。锥入度：反映其稠度大小。机械设计第四章 摩 擦v三、添加剂4.3 润滑剂为了改善润滑剂某些方面的性能，在润滑剂中加入的化学合成物，称为添加剂。添加剂的种类很多，例如：油性添加剂、极压添加剂、降凝剂、增粘剂等。极压添加剂可以在金属表面上形成一层保护膜，以减轻磨损。降凝添加剂可以降低油的凝点 。机械设计第四章 摩 擦v四、润滑剂的选用原则4.3 润滑剂（1）类型选择:一般情况下多选用润滑油，橡胶、塑料制成的零件宜用水润滑。润滑脂常用于不宜用油润滑或重载低速场合。气体润滑剂多用于高速轻载场合。固体润滑剂一般用于不易使用润滑油或润滑脂的特殊

9、条件下，如高温、高压、极低温、真空、强辐射，不允许污染及无法给油灯场合，或作为润滑油、润滑脂的添加剂等。机械设计第四章 摩 擦v 四、润滑剂的选用原则4.3 润滑剂（2）工作条件工作载荷大时，应选用黏度大且油性和极压性能好的润滑油。承受重载、间断或冲击载荷时要加入油性剂或极压润滑剂。高速时以选用黏度小的润滑油或锥入度大的润滑脂。低温时选用黏度小、凝点低的润滑油。高温时选用黏度大、闪点高及抗氧化性好的润滑油。低速时以选用黏度大的润滑油或锥入度小的润滑脂。机械设计第四章 摩 擦v 四、润滑剂的选用原则4.3 润滑剂（3）结构条件及工作特点垂直润滑面、开式齿轮、链条等应采用高黏度或润滑脂或固体润滑剂

10、。多尘、潮湿环境下，宜采用抗水的钙基、锂基或钠基润滑脂。在酸碱化学介质环境及真空、辐射条件下宜采用固体润滑剂。机械设计第四章 摩 擦4.4 流体摩擦润滑v流体摩擦润滑分类液体摩擦润滑气体摩擦润滑按照工作介质分流体动力润滑弹性流体动力润滑流体静力润滑按照油膜形成原理分：机械设计第四章 摩 擦4.4 流体摩擦润滑v 流体摩擦润滑分类1）流体动力润滑 靠两摩擦表面的相对运动建立压力油膜（称为动压油膜），两表面被压力油膜完全分开，实现流体润滑。 2）流体静力润滑 两摩擦表面被外部供油装备输入的压力油完全分开，强迫形成压力油膜，实现流体润滑。 3）弹性流体动力润滑： 是指理论上为点、线接触的摩擦副，在考

11、虑表面的弹性变形等因素的基础上建立的流体动力润滑。4）边界润滑和混合润滑：即边界摩擦和混合摩擦。 机械设计第四章 摩 擦4.4 流体摩擦润滑一、流体动力润滑 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。形成动压油膜的条件：形成动压油膜的条件：平行间隙不能平行间隙不能形成动压油膜形成动压油膜。 机械设计第四章 摩 擦形成动压油膜的条件：OxyABFmaxp油压分布曲线油压分布曲线楔形间隙能够形成动压楔形间隙能够形成动压油膜。油膜。1）两摩擦表面之间必须能形成收敛的楔形间隙；）两摩擦表面之间必须能形成收敛的楔形

12、间隙；3）两表面之间必须有一定的相对运动速度。）两表面之间必须有一定的相对运动速度。2）两表面之间必须连续充满具有一定粘度的液体）两表面之间必须连续充满具有一定粘度的液体；4.4 流体摩擦润滑原理简介306hhhxp机械设计第四章 摩 擦4.4 流体摩擦润滑二、弹性流体润滑 弹性流体动力润滑理论是研究在点、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。这时的计算必须把在油膜压力下，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与流体动力润滑的主要方程结合起来，以求解油膜压力分布、润滑膜厚度分布等问题。 机械设计第四章 摩 擦弹性流体动力润滑的特点：n润滑油膜的压力很高，达到1000MPa以上。n油膜厚度很薄，达到m级。n接触区的弹性变形很大，与油膜厚度处于同一数量级。n在接