摩擦磨损和润滑

1、摩擦磨损和润滑摩擦磨损和润滑摩擦磨损的关系摩擦磨损的关系是机器运转过程中不可避免的物理现象。世是机器运转过程中不可避免的物理现象。世界上界上1/31/2的能源消耗在摩擦上，各种机的能源消耗在摩擦上，各种机械零件因磨损失效的也占全部失效零件的械零件因磨损失效的也占全部失效零件的一半以上。磨损是摩擦的结果，润滑则是一半以上。磨损是摩擦的结果，润滑则是减少摩擦和磨损的有力措施。减少摩擦和磨损的有力措施。 两物体接触区产生阻碍运动并消耗能量的两物体接触区产生阻碍运动并消耗能量的现象，称为摩擦。现象，称为摩擦。 有些情况下却要利用摩擦工作，如带传动，有些情况下却要利用摩擦工作，如带传动，摩擦制动器等。摩

2、擦制动器等。根据摩擦副表面间的润滑状态分1.干摩擦干摩擦 两物体的滑动表面为无任何润滑剂或两物体的滑动表面为无任何润滑剂或保护膜的纯金属。保护膜的纯金属。2.液体摩擦液体摩擦 两摩擦表面不直接接触，被油膜隔开。两摩擦表面不直接接触，被油膜隔开。3.边界摩擦两摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开。4.混合摩擦处于摩擦、液体摩擦与边界摩擦的混合状态。摩擦 在正压力下，两个物体接触并发生相对滑动，或在正压力下，两个物体接触并发生相对滑动，或者有相对滑动的趋势时，接触表面上将产生抵抗者有相对滑动的趋势时，接触表面上将产生抵抗滑动的阻力，这种现象称为摩擦，此时产生的阻滑动的阻力，这种现象称为摩擦，此时产生的

3、阻力叫摩擦阻力。力叫摩擦阻力。 摩擦可分为两类：在物质内部、阻碍分子相对运摩擦可分为两类：在物质内部、阻碍分子相对运动的摩擦称为内摩擦；原则是当想到接触的两个动的摩擦称为内摩擦；原则是当想到接触的两个物体发生相对滑动或者相对滑动趋势时，接触表物体发生相对滑动或者相对滑动趋势时，接触表面上产生的阻碍相对滑动的摩擦称为外摩擦。面上产生的阻碍相对滑动的摩擦称为外摩擦。 仅有相对滑动趋势摩擦称为静摩擦；有相对滑动仅有相对滑动趋势摩擦称为静摩擦；有相对滑动的摩擦称为动摩擦。的摩擦称为动摩擦。影响摩擦的主要因素1表面膜表面膜大多数金属的表面在大气中会生成与表面结合大多数金属的表面在大气中会生成与表面结合在

4、一起、强度相当高的氧化膜或其它污染膜。在一起、强度相当高的氧化膜或其它污染膜。一般这种表面膜会降低摩擦因数。一般这种表面膜会降低摩擦因数。2.摩擦副表面粗糙度摩擦副表面粗糙度 摩擦副在塑性接触时，干摩擦副在塑性接触时，干摩擦因数是一定值，不受表面粗糙度影响。摩擦因数是一定值，不受表面粗糙度影响。而在弹性或弹塑性接触情况下，干摩擦因数而在弹性或弹塑性接触情况下，干摩擦因数随着表面粗糙度减小而增加；若加入润滑油，随着表面粗糙度减小而增加；若加入润滑油，会处于混合摩擦状态，若此时粗糙度较低，会处于混合摩擦状态，若此时粗糙度较低，则油膜的覆盖面积大。但随着表面粗糙度降则油膜的覆盖面积大。但随着表面粗糙

5、度降低，摩擦因数也将减小。低，摩擦因数也将减小。 减摩材料 对减摩材料要求是要有足够的承载能力对减摩材料要求是要有足够的承载能力(即即强度、抗塑性变形和抗疲劳能力强度、抗塑性变形和抗疲劳能力)、具有良、具有良好的表面性能好的表面性能 (即有一定的塑性变形能力，即有一定的塑性变形能力，顺应性顺应性)尽快使轴颈与轴承接触面积达到最尽快使轴颈与轴承接触面积达到最大值、具有良好的物理、化学性能大值、具有良好的物理、化学性能(导热性导热性和热容量高，热膨胀系数小，对油膜吸附和热容量高，热膨胀系数小，对油膜吸附性强、抗腐蚀性好性强、抗腐蚀性好) 减摩材料通常有巴氏合金、铜基合金、铝减摩材料通常有巴氏合金、

6、铜基合金、铝基合金、自润滑复合材料基合金、自润滑复合材料磨损运动副之间的摩擦将导致零件表面材料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。单的逐渐损失，这种现象称为磨损。单位时间内材料的磨损量称为磨损率。位时间内材料的磨损量称为磨损率。工程上常利用磨损的原理来减小零件工程上常利用磨损的原理来减小零件表面的粗糙度，如磨削、研磨、抛光、表面的粗糙度，如磨削、研磨、抛光、跑合等。跑合等。1.磨粒磨损 在工件材料中存在着氧化物、碳化物和在工件材料中存在着氧化物、碳化物和氮化物等硬点。在铸、锻、工件表面上存氮化物等硬点。在铸、锻、工件表面上存在着硬的夹杂物和在切削加工表面上粘附在着硬

7、的夹杂物和在切削加工表面上粘附着硬的积屑瘤残片，这些硬质点在零件相着硬的积屑瘤残片，这些硬质点在零件相对运动时如同对运动时如同“磨粒磨粒”使得接触表面产生使得接触表面产生磨擦和刻划作用，使原有的加工面出现磨磨擦和刻划作用，使原有的加工面出现磨损。磨粒磨损是一种损。磨粒磨损是一种“机械磨擦机械磨擦”性质的性质的磨损。磨损。 2.相变磨损 在较高速度下，材料因温度升高而产生相变，硬在较高速度下，材料因温度升高而产生相变，硬度降低，也会产生塑性变形。这种相变磨损是一度降低，也会产生塑性变形。这种相变磨损是一种种“塑性变形塑性变形“破损。破损。3.粘结磨损粘结磨损亦称亦称“冷焊磨损冷焊磨损“。这是由于

8、材料在相对运动时因。这是由于材料在相对运动时因高温和高压产生了粘结，继而因继续相对运动把高温和高压产生了粘结，继而因继续相对运动把粘结颗粒带走，一直是在接触表面留下微观不平粘结颗粒带走，一直是在接触表面留下微观不平度。度。4.扩散磨损扩散磨损 通过运动，易产生扩散磨损。这是两个通过运动，易产生扩散磨损。这是两个相对运动的零件因温度升高而使合金元素相对运动的零件因温度升高而使合金元素相互扩散置换造成的。相互扩散置换造成的。5.边界磨损边界磨损 接触表面的温度达到接触表面的温度达到700800C时，在接时，在接触表面产生边界磨损。材料在高速时会产触表面产生边界磨损。材料在高速时会产生塑性破坏。生塑

9、性破坏。 第二种分类按照磨损的机理以及零件表面磨损状态的不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：同把磨损分为：1.磨粒磨损磨粒磨损由于摩擦表面上的硬质突出物或由于摩擦表面上的硬质突出物或从外部进入摩擦表面的硬质颗粒，对摩擦从外部进入摩擦表面的硬质颗粒，对摩擦表面起到切削或刮擦作用，从而引起表层表面起到切削或刮擦作用，从而引起表层材料脱落的现象，称为磨粒磨损。材料脱落的现象，称为磨粒磨损。2. 粘着磨损粘着磨损按程度不同可分为五级：轻微磨按程度不同可分为五级：轻微磨损、涂抹、擦伤、撕脱、咬死。后三级又损、涂抹、擦伤、撕脱、咬死。后三级又称胶合。称胶合。点蚀和腐蚀磨损3.疲劳磨损（点

10、蚀）两摩擦表面为点或线接疲劳磨损（点蚀）两摩擦表面为点或线接触时，由于局部的弹性变形形成了小的接触时，由于局部的弹性变形形成了小的接触区。这些小的接触区形成的摩擦副如果触区。这些小的接触区形成的摩擦副如果受变化接触应力的作用，则在其反复作用受变化接触应力的作用，则在其反复作用下，表层将产生裂纹。下，表层将产生裂纹。4.腐蚀磨损在摩擦过程中，摩擦面与周围介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。的现象，称为腐蚀磨损。 为了避免零件出现快速磨损现象、提为了避免零件出现快速磨损现象、提高零件耐磨性，可以采用的方

11、法有：高零件耐磨性，可以采用的方法有：正确选择耐磨性好的材料，合理使用正确选择耐磨性好的材料，合理使用冷却方式，提高零件的硬度，增加表冷却方式，提高零件的硬度，增加表面保护层或耐磨层设计，这些措施都面保护层或耐磨层设计，这些措施都可以防止零件过早磨损和破损。可以防止零件过早磨损和破损。 润滑剂的种类繁多，使用条件和使用场合润滑剂的种类繁多，使用条件和使用场合的重要性也各不相同，工作环境相差很大，的重要性也各不相同，工作环境相差很大，因而对于润滑剂的选择要求各不相同。液因而对于润滑剂的选择要求各不相同。液体润滑剂通常为矿物油，是从基础石油原体润滑剂通常为矿物油，是从基础石油原料中提炼出的液体。料

12、中提炼出的液体。 通常，矿物油能够以相对低廉的成本实现通常，矿物油能够以相对低廉的成本实现良好的性能，也成为液体润滑油的首选。良好的性能，也成为液体润滑油的首选。合成碳氢化合物的润滑油是石油材料制造合成碳氢化合物的润滑油是石油材料制造的。的。 但是有些具有独特性能的合成油是用非石但是有些具有独特性能的合成油是用非石油基的油生产的，包括聚乙二醇、磷酸酯、油基的油生产的，包括聚乙二醇、磷酸酯、聚硅酯等。聚硅酯等。 润滑脂主要有两种成分，即基础油和能通润滑脂主要有两种成分，即基础油和能通过毛细作用保持油性的稠化剂。稠化剂通过毛细作用保持油性的稠化剂。稠化剂通常由分子结构很长并相互扭曲嵌合的物质常由分

13、子结构很长并相互扭曲嵌合的物质构成。这种分子结构具有很大的表面面积构成。这种分子结构具有很大的表面面积可以把油储存住，能以一定的速率析出润可以把油储存住，能以一定的速率析出润滑油以满足轴承的润滑要求。滑油以满足轴承的润滑要求。 选择润滑油的原则如下：当转速高、压力选择润滑油的原则如下：当转速高、压力小时，应选用粘度较低的油，这样可以减小时，应选用粘度较低的油，这样可以减小摩擦功耗；在重载或冲击载荷工作条件小摩擦功耗；在重载或冲击载荷工作条件下，应选择油性大、粘度较高的油。以形下，应选择油性大、粘度较高的油。以形成稳定的润滑油膜，成稳定的润滑油膜， 而在静压或动静压滑动轴承中，可选用粘而在静压或

14、动静压滑动轴承中，可选用粘度小的润滑油；在表面粗糙或未经跑合的度小的润滑油；在表面粗糙或未经跑合的表面，应选择粘度高的润滑油；流体动力表面，应选择粘度高的润滑油；流体动力润滑轴承的润滑油粘度的选取，可经过计润滑轴承的润滑油粘度的选取，可经过计算进行校核。算进行校核。 温度和粘度 润滑油粘随温度的升高而降低。在较高的温度下工作润滑油粘随温度的升高而降低。在较高的温度下工作的轴承，通常所用的油的粘度应当高一些。的轴承，通常所用的油的粘度应当高一些。 在轴承中如果使用润滑脂，可以在滑动表面形成完全在轴承中如果使用润滑脂，可以在滑动表面形成完全分开的一层油膜。由于润滑脂属于半固体润滑剂，流分开的一层油

15、膜。由于润滑脂属于半固体润滑剂，流动性极差，不会产生冷却效果的。因此，凡使用润滑动性极差，不会产生冷却效果的。因此，凡使用润滑脂的地方，都是要求不高、难以经常供油、或者低速脂的地方，都是要求不高、难以经常供油、或者低速重载以及作摆动运动的轴承之中。因为这些场合相对重载以及作摆动运动的轴承之中。因为这些场合相对运动不多，润滑脂所产生的热量少，又可以满足不经运动不多，润滑脂所产生的热量少，又可以满足不经常添加润滑剂的要求。而采用润滑脂的轴承通常都有常添加润滑剂的要求。而采用润滑脂的轴承通常都有良好的密封，如迷宫密封方式，可以保证润滑效果。良好的密封，如迷宫密封方式，可以保证润滑效果。 润滑脂分类润

16、滑脂分类 润滑脂分为钙基脂、锂基脂、钠基脂、复润滑脂分为钙基脂、锂基脂、钠基脂、复合铝基脂等。钙基脂出现最早，能容纳水，合铝基脂等。钙基脂出现最早，能容纳水，广泛应用于仪器加工、水泵、潮湿环境等。广泛应用于仪器加工、水泵、潮湿环境等。复合钙基脂有较好的高温性能和极压性能，复合钙基脂有较好的高温性能和极压性能，但会出现稠化过度问题。锂基脂性能良好，但会出现稠化过度问题。锂基脂性能良好，被用途多种用途脂。除极端情况外，可以被用途多种用途脂。除极端情况外，可以满足各种使用要求。满足各种使用要求。 不同类别的油脂不能共用 把不同稠化剂或基油不同的脂混合在一起把不同稠化剂或基油不同的脂混合在一起可以造成脂的不相容和轴承润滑失效，最可以造成脂的不相容和轴承润滑失效，最终引起轴承失效。最好的做法是避免混合终引起轴承失效。最好的做法是避免混合不同各类的润滑剂，要把轴承内原有的润不同各类的润滑剂，要把轴承内原有的润滑剂完全清除后，再填充新的润滑剂。滑剂完全清除后，再填充新的润滑剂。 选