北交大机械设计教案04摩擦、磨损及润滑概念-3磨损

摩擦过程就带来了表面材料的丧失和转移，这就形成磨损。

磨损可造成零件的失效，它带来的危害：

1．影响机器的质量，例如，齿轮齿面的磨损，破坏了渐开线齿形，传动中导致冲击振动。机床主轴轴承磨损，影响零件的加工精度。

2．降低了机器的效率，例如柴油机缸套的磨损，导致功率不能充分发挥。

3．减少了机器的可靠性，例如断齿，钢轨磨损。

更换磨损失效的零件就造成原材料、工时、人力、物力的浪费，为此设计时必须考虑如何避免和减轻磨损。磨损过程

一般机器的磨损过程分为三个阶段,见下图

1．跑合磨损

一个零件加工后，由于表面存在不平度，在运动初期接触面积小，接触应力大，所以磨损速度快，如果设计合理，润滑良好，随着跑合的进行磨损速度趋向稳定。

跑合时注意：

(l)由轻至重缓慢加载，由低速到高速。

(2)润滑油保持清洁，防止污染。

跑合后润油滑应更换，或过滤后再用。

若压强过大，速度过高，润滑不良时，跑合时间很短，并立即进入剧烈磨损阶段，使零件很快报废。

2．稳定磨损阶段

磨损以平稳而缓慢的速度进行，标志磨损条件保持相对稳定，这是零件整个寿命范围内的工作过程。

例如：机车柴油机缸套一个架期一换。齿轮寿命，轴承寿命。

3．剧烈磨损阶段

经过稳定磨损阶段，零件表面失效或运动副间隙增大，使正常工作条件破坏，引起动载荷出现冲击振动，温升加大，磨损速度加快。

做为设计人员应尽可能缩短跑合磨损，延长稳定磨损阶段，推迟剧烈磨损阶段的到来。

磨损的分类

按照磨损机理来分：

1．粘着磨损：当摩擦表面的微凸体在相互作用的各处发生“冷焊”后，在相对滑动时，材料从一个表面转移到另一个表面，便形成粘着磨损。

影响粘着磨损的因素：

(1)同类的摩擦副材料比异类材料容易粘着；

(2)脆性材料比塑性材料抗粘着能力高；

(3)在一定范围内，零件的表面粗糙度值越小，抗粘着能力也越强。

2．磨料磨损

从外部进入摩擦面间的游离硬颗粒或硬的微凸体峰尖，在较软材料的表面上犁刨出很多沟纹，被犁刨的材料一部分流动到沟纹的两旁，一部分则形成一连串的碎片脱落下来成为新的游离颗粒，这样的微切削过程叫磨料磨损，影响这种磨损的因素有以下几个方面：

(1)一般情况下，材料的硬度越高，耐磨性越好

(2)一般金属的磨损量随磨损磨粒平均尺寸的增加而增大

(3)磨损量随着磨粒硬度的增大而加大

3．疲劳磨损(也叫疲劳点蚀或点蚀)

当作流动或流一滑运动的高副，受到反复作用的接触应力时，如果该应力超过材料相应的接触疲劳强度，就会在零件工作表面或表面下一定深度处形成疲劳裂纹，随着裂纹的发展与相互连接，就造成许多微粒从零件工作表面上脱落下来，致使表面上出现许多月牙形沟，这就是疲劳磨损也叫疲劳点蚀简称点蚀。

影响疲劳磨损的因素有：

(1)零件表面的硬度越高，产生疲劳裂纹的危险性越小；

(2)当表面粗糙度值较大时，适当减少表面粗糙度时，对零件的疲劳寿命有显著的改善，但超过一定界限后，影响就不明显了；

(3)高粘度的润滑油能在接触区起到均化接触应力的作用，从而提高抗疲劳磨损的能力，如果油的粘度过低，则易于挤压疲劳裂纹，然后在封闭的裂缝中受高压，而促进疲劳裂纹的扩展，从这一点说，油的粘度高时较有利于提高疲劳寿命。

4．冲蚀磨损

当一束含有硬质微粒的液体冲击到固体表面时，就会造成冲蚀磨损。

影响因素：磨粒与固体表面的摩擦系数、磨粒的冲击速度以及磨粒的冲击速度方向同固体表面所夹的冲击角。

5．腐蚀磨损

摩擦副受到空气中的酸或润滑油燃油中有的少量无机酸(如硫酸)及水份的化学作用或电化学作用，在相对运动中造成表面材料的损失叫腐蚀磨损。

影响腐蚀磨损的主要因素：

除了零件所接触的特殊介质(如酸、碱、盐)外，还有零件表面的氧化膜性质和环境的湿度。

实际上大多数的磨损是以上五种基本磨损形成的复合形式出现的，在各种复合形式中存在一种较重要的形式--微动磨损。

微动磨损发生在名义上相对静止，实际上存在循环的微幅相对滑动的两个紧密接触的表面，这种相对滑动是在循环应力或振动条件下，由于两个接触面产生的差异而引起的，在这种情况下，相对滑动的振幅非常小，一般为微米的量级，