第4章-摩擦磨损润滑1

第四章摩擦、磨损与润滑本章学习要求：1）明确摩擦学所包含的主要内容；2）了解干摩擦、边界摩擦、混合摩擦、流体摩擦的物理特征；3）对于磨损的一般规律及各种磨损的机理和物理特征有一定的了解；4）熟悉润滑的作用及润滑剂的主要质量指标；5）了解常用的润滑方法引言§4-0基本概念摩擦学：研究有关摩擦、磨损、润滑的一门科学和学科。润滑：摩擦界面添加介质（油、脂等），以减小摩擦、磨损，降低材料损耗，保证机器可靠工作的手段。磨损：摩擦时，摩擦表面材质损失或转移的现象摩擦力：摩擦时产生的阻力。摩擦：在正压力作用下，相互接触的两物体受切向力作用而发生相对滑动（或相对滑动趋势）时，接触面上产生阻碍滑动的阻力现象。§4-1摩擦§3-1摩擦mRRmhRRhqqqq根偏差，两表面形貌轮廓的均方、最小公称油膜厚度膜厚比：21min2221min;一、摩擦的分类静摩擦动摩擦1按运动的状态不同分为：滑动摩擦滚动摩擦2按运动的形式不同分为：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不同分为：3131摩擦2摩擦二、滑动摩擦的四种摩擦状态1）干摩擦：是指表面间无任何润滑剂或保护膜，表面金属直接接触时的摩擦。研究干摩擦的理论主要有：“机械理论”、“机械－分子理论”、“粘附理论”等。其摩擦阻力最大，磨损最严重。简单粘附理论：两金属表面在法向载荷作用下的接触面积：真实接触面积Ar（很小）接触区应力很高材料发生塑性变形摩擦表面污染膜遭到破坏基体金属发生粘着现象冷焊结点发生滑动时先将结点剪断同时较硬的凸峰在较软的材料上滑过时，将切出沟槽BrfAF摩擦度极限较软基体的压缩屈服强限较软基体的剪切强度极'syBjnfFFf修正粘附理论：接触区域同时存在压应力和切应力，材料的塑性变形必须由复合应力来确定：法向力作用下结点，接触区面积切向力若增大至结点发生塑性流动接触面积增大即：复合应力作用下，发生结点增长现象fFriAririAAnF修正粘附理论认为：做相对运动的两个金属表面间的摩擦系数为：2）边界摩擦：是指两摩擦面被吸附在表面的边界膜（吸附在金属表面的分子膜）隔开，摩擦性质取决于边界膜和表面吸附性能的摩擦。摩擦边界膜极薄，所以边界摩擦时，不能完全避免金属的直接接触。存在1.0f摩擦3摩擦润滑剂中的极性分子与金属表面相互吸引，形成定向排列的分子栅，称为物理吸附膜。润滑油靠吸附形成边界膜的能力，称为油性。润滑剂中的活性分子靠离子键吸附在金属表面上形成的吸附膜，称为化学吸附膜。吸附膜反应膜边界膜分为：物理吸附膜化学吸附膜在润滑剂中添加入硫、磷、氯等元素，它们与表面金属发生化学反应生成的边界膜，称为反应膜。边界摩擦靠边界膜起润滑作用，边界膜的类型如下：摩擦4摩擦３）流体摩擦：是指摩擦表面完全被流体膜隔开，摩擦性质取决于流体内部分子间粘性阻力的摩擦。能生成反应膜的润滑油称为极压油。注：温度对边界膜的影响很大。温度越高，边界膜越容易破坏。反应膜在高温下破裂后，能生成新的化合物，形成新的反应膜，这种能力称为极压性。其摩擦系数最小，且不会产生磨损，是理想的摩擦状态。摩擦5边界摩擦和混合摩擦在工程实际中很难区分，常统称为边界摩擦。4）混合摩擦：是指摩擦表面间处于边界摩擦和流体摩擦的混合状态。混合摩擦能有效降低摩擦阻力，其摩擦系数比边界摩擦时要小得多。摩擦磨损主要是运动副中的摩擦导致零件表面材料的逐渐丧失或迁移。磨损会影响机器的效率，降低工作的可靠性，促使机器提前报废。§3-2磨损§4-2磨损单位时间（或单位行程、转等）材料的损失量，称为磨损率。耐磨性：是指材料抵抗脱落的能力。与磨损率成倒数关系。一、典型磨损过程磨损量时间O磨合稳定磨损剧烈磨损一个机械零件的磨损过程大体可分为三个阶段：1）磨合阶段磨合（跑合）：是指新零件在运转初期的磨损。磨损1新的摩擦副表面比较粗糙，真实微观接触面积比较小，压强大，因此运转初期的磨损比较快。但是，磨损以后表面的微观凸峰降低，接触面积增大，压强减小，磨损的速度逐渐减慢。新摩擦表面的微观形貌2）稳定磨损阶段这个阶段属于零件的正常工作阶段，磨损率稳定且较低。这一阶段的长短直接影响机器的寿命。3）剧烈磨损阶段零件经长时间工作磨损以后，表面精度下降，效率降低，温度升高，冲击振动加大，导致磨损加剧，最终导致零件报废。磨损注：应该力求缩短磨合期，延长稳定磨损期，推迟剧烈磨损的到来。磨损2二、磨损的类型磨损按磨损的机理不同，机械零件的磨损大体分为四种基本类型：1）粘着磨损也称胶合2）疲劳磨损即疲劳点蚀3）磨粒磨损也称磨料磨损摩擦表面的微观凸峰粘在一起后（冷焊），在相对运动中，材料从一个表面迁移到另一个表面，便形成粘着磨损。是外界的硬颗粒或粗糙的硬表面在相对运动中，在较软材料的表面上犁刨出很多沟纹的现象。是高副（点、线接触）机械零件的常见磨损形式。磨损3摩擦表面在摩擦过程中，伴随有表面材料被腐蚀的现象，这种情况下产生的磨损即为腐蚀磨损。三、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磨损除了上述四种基本磨损类型以外，还有侵蚀磨损、微动磨损等其他形式，不多讲。4）腐蚀磨损§3-3润滑§4-3润滑润滑：是指在两个摩擦表面之间加入润滑剂，以减小摩擦和磨损。此外，润滑还可起到散热降温，防锈、防尘，吸振、密封等作用。润滑剂一、润滑剂：石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯等。凡是能减小摩擦阻力，减小磨损的物质都可作为润滑剂。1润滑剂的分类1）液体润滑剂：主要有：动植物油、矿物油、水等。2）润滑脂：俗称黄油。由润滑油+稠化剂混合而成。润滑脂的主要性能指标是：锥入度，反映其稠度大小。滴点，决定工作温度。3)固体润滑剂4）气体润滑剂：如空气、氮气、二氧化碳等。润滑油的主要性质润滑2润滑油的主要性质1）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。2）粘度：是表示油液内部相对运动时产生内摩擦阻力大小的性能指标。（粘度是选择润滑油的主要依据）。下面分析粘度的物理意义：duyudyOxyυAB两个平行的平板之间充满润滑油，B板静止，A板以速度运动，各油层的速度呈直线分布。相邻油层之间有相对运动，会产生内摩擦阻力（切应力）。υ粘度润滑研究表明：油液内摩擦切应力与速度梯度成正比。dydu即dydu式中：即为润滑油的动力粘度。其国际单位为：（帕·秒）sPa动力粘度与同温度下该流体的密度之比，称为运动粘度。即运动粘度运动粘度的国际单位是：，sm2此单位太大，常用smm2注：我国润滑油的牌号就是用40℃下运动粘度的平均值表示的。smm2（数）影响粘度的主要因素：a)温度温度润滑油的粘度（见图4-7）添加剂润滑b)压力当压力≤20MPa时，对粘度的影响不大，可不予考虑。当压力＞20MPa时，粘度随压力升高明显增加，不能忽略其影响。pe0式中：为一个大气压下的粘度；为粘压指数；为压强。0p二、添加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。3）闪点：是衡量油液易燃性的重要尺度，主要针对于高温下工作的机器。润滑三、润滑方法1油润滑间歇式连续式方法：滴油润滑油环润滑飞溅润滑压力循环润滑2脂润滑旋盖式油脂杯压配式注油杯旋套式注油杯旋盖式油脂杯润滑针阀油杯油芯油杯润滑油环、油链润滑浸油润滑本章小结：1）摩擦学所包含的主要内容；2）干摩擦、边界摩擦、混合摩擦、流体摩擦的物理特征；3）磨损的一般规律及各种磨损的机理和物理特征；4）润滑的作用及润滑剂的主要质量指标；5）常用的润滑方法