§1-4-摩擦和磨损

机械基础§1-3摩擦和磨损§1-4摩擦与磨损摩擦和磨损是自然界和社会生活中普遍存在的现象。有时人们利用它们有利的一面，如车辆行驶、带传动等是利用摩擦作用，精加工中的磨削、抛光等是利用磨损的有用方面。由于摩擦的存在造成了机器的磨损、发热和能量损耗。据估计目前世界上约有30%～50%的能量消耗在各种形式的摩擦中，约有80%的机器是因为零件磨损而失效。因此，零件的磨损是决定机器使用寿命的主要因素。一、摩擦§1-4摩擦与磨损1.定义：两物体的接触表面阻碍它们相对运动的机械阻力。相互摩擦的两个物体称为摩擦副。2.种类：摩擦的分类有很多标准。（1）根据摩擦副的运动状态可分为静态摩擦、临界摩擦、动态摩擦和惯性摩擦。（2）根据摩擦副的运动形式可分为滑动摩擦和滚动摩擦。（3）根据摩擦副的摩擦状态可分为：固体摩擦、液（气）体摩擦和混合摩擦。§1-4摩擦与磨损1）固体摩擦2.种类固体摩擦分为干摩擦和边界摩擦。干摩擦摩擦副在直接接触时产生的摩擦称为干摩擦。因摩擦因数大，磨损严重，除利用摩擦力工作的场合外，应尽量避免。2.种类§1-4摩擦与磨损边界摩擦在摩擦副间施加润滑剂后，摩擦副的表面吸附一层极薄的润滑膜，这种摩擦状态称为边界摩擦。2）液（气）体摩擦§1-4摩擦与磨损2.种类在摩擦副间施加润滑剂后，摩擦副的表面被一层具有一定压力和厚度的流体润滑膜完全隔开时的摩擦，称为液（气）体摩擦。§1-4摩擦与磨损3）混合摩擦2.种类兼有固体摩擦和液（气）体摩擦中两种摩擦状态以上的一种摩擦状态，称为混合摩擦。混合摩擦中摩擦表面仍有少量直接接触，大部分处于液（气）体摩擦，故摩擦和磨损状况优于固体摩擦，但比液（气）体摩擦差。§1-4摩擦与磨损二、磨损运动副之间，由于摩擦作用而导致机件表面材料逐渐损耗的过程。磨损会影响机器的精度，强敌工作的可靠性，甚至促使机器提前报废。0时间t磨损量Q稳定磨损剧烈磨损磨合t2t11.磨损过程§1-4摩擦与磨损0~t1：磨合阶段t1~t2：稳定磨损阶段t2~~：剧烈磨损阶段§1-4摩擦与磨损1.磨损过程（1）磨合阶段在运转初期，摩擦副的接触面积较小，单位面积上的实际载荷较大，磨损速度较快。随着磨合的进行，实际接触面积不断增大，磨损速度在达到某一定值后转入稳定磨损阶段。在这个阶段，机件以平稳而缓慢的速度磨损，标志着摩擦条件保持不变。这个阶段的长短代表机件的使用寿命。（2）稳定磨损阶段（3）剧烈磨损阶段经过稳定磨损阶段后，机件的表面磨损较为严重，运动副中的间隙增大，引起额外的动载荷，出现噪声和振动，最终导致失效。这时必须更换零件。磨损的种类对磨损表面外观的描述磨损机理点蚀磨损胶合磨损擦伤磨损粘着磨损疲劳磨损冲蚀磨损腐蚀磨损磨料磨损…………§1-4摩擦与磨损2.磨损种类（1）种类（2）磨损机理下的几种磨损及影响因素影响因素：①同类摩擦副材料比异类材料容易粘着，如钢件运动副的相对运动；②脆性材料比塑性材料的粘着能力高；③在一定范围内，零件的表面粗糙度愈小，抗粘着能力愈强。1）粘着磨损（最普通的磨损）§1-4摩擦与磨损2.磨损种类当摩擦表面的不平度的尖峰相互作用的各点发生粘着后，在相对滑动时，材料从运动副的一个表面转移到另一个表面，故而形成粘着磨损。严重的粘着磨损会造成运动副咬死，不能正常运转。2）磨料磨损进入摩擦面之间的游离颗粒，如磨损造成的金属微粒，会在较软材料的表面上刨犁出许多沟纹，这样的为切削过程叫做磨料磨损。§1-4摩擦与磨损2.磨损种类（2）磨损机理下的几种磨损及影响因素影响因素：①硬度↑，耐磨性↑；②磨粒的平均尺寸↑，磨损就越严重；③磨粒的硬度越高，磨损就越严重。3）疲劳磨损当做滚动或滑动的高副受到反复作用的应力（如滚动轴承运转或齿轮传动）时，如果应力超过材料的接触疲劳强度，就会在零件表面或一定深度处形成疲劳裂纹，随着裂纹的扩展与相互连接，造成许多微粒从零件表面上脱落下来，致使表面上出现许多月牙形浅坑，叫做疲劳磨损，也称疲劳点蚀或简称点蚀。§1-4摩擦与磨损影响因素：①表面硬度↑，产生疲劳裂纹的危险性越小；②提高表面质量，对零件的疲劳寿命有显著改善；③与加入的润滑油的粘度和压力有关，高压下的润滑油能在接触区起到均化应力的作用，可提高抗疲劳磨损的能力；油的粘度过低，则易于挤入疲劳裂缝中，在被封闭的裂缝中受高压而促进疲劳裂纹的扩展，因此，高粘度的油有利于提高抗疲劳能力。2.磨损种类（2）磨损机理下的几种磨损及影响因素4）冲蚀磨损影响因素：①磨粒与固体表面的摩擦因数；②磨粒的冲击速度；③磨粒冲击速度的方向同固体表面所夹的冲击角。§1-4摩擦与磨损当一束含有硬质微粒的流体冲击到固体表面上的时候就会造成冲蚀磨损，例如利用高压空气输送型砂或高压水输送矿石的管道所产生的摩损。冲蚀磨损是在有摩擦的情况下受到硬质微粒冲击反复作用而造成的表层疲劳破坏。2.磨损种类（2）磨损机理下的几种磨损及影响因素5）腐蚀磨损摩擦副受到空气中的酸、润滑油、燃油中残存的少量无机酸（如硫酸）及水分的化学作用或电化学作用，在相对运动中造成的材料损失。（例如黄油枪的喷嘴）腐蚀可以在没有摩擦的条件下形成。§1-4摩擦与磨损影响因素：①零件表面的氧化膜性质；②环境温度。2.磨损种类（2）磨损机理下的几种磨损及影响因素