第4章-摩擦、磨损与润滑

摩擦的种类及形成机理磨损的类型及破坏机理流体动力润滑的基本原理第4章摩擦、磨损及润滑概述•内摩擦•外摩擦•静摩擦•动摩擦•滑动摩擦•滚动摩擦§4—1摩擦在外力作用下，相互作用的两物体作相对运动或有相对运动趋势，其接触表面间产生的切向运动阻力称为摩擦力，其现象称为摩擦。金属表面间的滑动摩擦种类：1、干摩擦：两摩擦面间无外加润滑剂或保护膜→固体表面直接接触→摩擦、磨损大2、流体摩擦：两摩擦表面被一层流体隔开，摩擦性质取决于流体内部分子间粘性阻力—摩擦系数很小，几乎无磨损产生。3、边界摩擦：两摩擦面被吸附在金属表面的很簿的边界膜隔开，摩擦性质不取决于流体粘性，而与边界膜和表面的吸附性质有关。--因膜很薄，仍有磨损。4、混合摩擦：实际中较多的摩擦副表面是处于干摩擦、边界摩擦和流体摩擦的混合状态，故称为混合摩擦。--摩擦系数比边界摩擦小得多，但仍有磨损1.干摩擦两摩擦面间无任何润滑剂的固体表面直接接触形成理论依据：粘着理论简单粘着理论：该理论认为：当两表面接触时，其实是一些表面轮廓峰(峰顶)在接触，因此轮廓峰接触区的压力很大，产生塑性变形后，这些小接触面便发生粘着现象，形成冷焊结点，当一表面相对另一表面滑动时，粘着点被剪断，而剪断这些连接的力就是摩擦力。scBnFFBscnBrFAF但此结论不完全符合实际，（对于大多金属：计算值约为0.2，而空气中测量值为0.5，真空中更高，）需修正：摩擦形成机理：baFnAri修正的粘着理论：这种理论认为，在摩擦情况下接触区同时有压应力和切应力存在，即接触点发生屈服，是与压应力和切应力的合成有关。切应力使粘着结点产生塑性流动，接触面积增加，粘着结点增生，因而摩擦系数变大。在真空中，结点可能大幅地增长，因此系数较高。在空气中，由于界面上覆盖有一层氧化膜或污染膜，这种膜抗剪能力低，因而摩擦系数较低。者的压缩屈服极限两种金属基体中的较软界面剪切强度极限'ScfnFF注意：粘着理论只适用于金属与金属摩擦。2.边界摩擦（边界润滑）两摩擦面被一层极薄的边界膜隔开的摩擦物理吸附膜（由分子吸引力形成的）化学吸附膜（由化学结合力形成的）化学反应膜（在润滑油中加入的硫、磷、氯等元素与金属表面起化学反应生成的）边界膜润滑油中的脂肪酸是一种极性化合物，他的极性分子能牢固的吸附在金属表面上。物理吸附膜边界摩擦性质：摩擦阻力大小与液体粘性大小无关，与能否吸附到金属表面上的吸附能力有关，边界膜极薄，两摩擦表面不平度一般都超过此厚度，仍有部分表面直接接触，磨损不可避免。边界膜受工作温度影响很大，温度高时此膜易破坏。1)(212221minqqRRh(a)(b)3.液体摩擦（液体润滑）两摩擦面完全由液体隔开的摩擦（）→理想油膜：静压油膜、动压油膜流体动力润滑：借助于相对速度而产生的粘性流体膜将两表面完全分开，由流体膜产生的压力来平衡外载，称为流体动力润滑。流体静力润滑：靠液压泵将加压后的流体送入两摩擦表面之间，由流体静压力来平衡外载，称为流体静力润滑。34.混合摩擦（混合润滑）随着摩擦表面间油膜厚度的增大（），摩擦表面间处于边界摩擦和流体摩擦的混合状态时，称为混合摩擦。此时微凸体直接接触的数量减小，但仍有接触的，所以仍有磨损，但比边界摩擦小得多。31一.零件磨损的三个阶段1.磨合磨损(跑合)(有益)2稳定磨损(工作)3.剧烈磨损(失效)磨损量§4—2磨损新的摩擦副表面较粗糙，在一定载荷作用下，粗糙表面逐渐被磨平，接触面↑→磨损↓→稳定磨损。此阶段磨损平稳而缓慢→代表机件使用寿命。磨损量积累到一定值→摩擦条件发生较大的变化→剧烈磨损→失效。缩短磨合期→延长稳定磨损期→推迟剧烈磨损的到来1.粘着磨损：3.表面疲劳磨损压力作用—局部温升高—粘着（焊接）—相对运动—撕脱、剪切—材料转移交变应力—裂纹扩展—表面剥落—麻点、凹坑（疲劳点蚀）2.磨粒磨损：硬质颗粒或粗糙硬表面在软表面上的切削或刮擦作用引起的材料脱落4.腐蚀磨损5.冲蚀磨损金属表面与周围介质化学反应，在相对运动中造成表面材料损失当含有硬微粒的流体（气体）冲击到固体表面上，就会造成冲蚀磨损二.磨损的类型（按机理分）润┌润滑油→液体滑│润滑脂→润滑油＋稠化剂(硬脂酸＋氢氧化物)剂└固体润滑剂→石墨、ＭoS2、聚四氟乙稀一.润滑目的：摩擦功耗↓磨损↓,冷却、吸振、防锈粘度：液体抵抗变形的能力,它标志着液体的内摩擦阻力的大小粘度愈大，内摩擦阻力愈大，流动性愈小。二.润滑油：温度↑→粘度↓→润滑效果↓。1.主要性能指标:粘度、润滑性（油性）、极压性、闪点、凝点、氧化稳定性§4—3润滑剂、添加剂和润滑方法→润滑效果好，具冷却、清洗作用。供油、密封麻烦。2.特点:润滑性（油性）：反映润滑油吸附于摩擦表面的性能。油性越好，吸附能力越强。极压性：润滑油中加入添加剂后，在金属表面生成化学反应膜的能力。闪点：遇火焰即能发出闪光的最低温度。应使工作温度比闪点低30-400C凝点：润滑油冷却到不能流动时的温度。氧化稳定性：润滑油暴露在高温气体中时会发生氧化生成胶状沉积物。3.润滑方法:→┌间歇润滑:油壶、油枪└连续润滑:油杯、油环、飞溅、压力三.润滑脂:2.特点:3.润滑方法:润滑油+稠化剂1.性能指标:锥入度、滴点锥入度(稠度）：表征润滑脂稀稠程度的指标。针入度越大，表示润滑脂流动性越大。滴点：表示润滑脂受热后开始滴落的温度。→油膜承载力大，不易流失，易密封、维护。但启动阻力大，散热性差。→间歇润滑：脂杯油、油枪四、添加剂：为了提高油的品质和性能，常加入某些分量虽少但对润滑剂性能改善巨大作用的物质，称为添加剂。实现条件：1）两摩擦表面必须构成收敛状间隙；2）两表面有一定的相对速度，并带着润滑油从大口走向小口3）润滑油必须有一定的粘度。§4—4流体润滑原理简介一.流体动力润滑：二.流体静力润滑：流体静力润滑：靠液压泵将加压后的流体送入两摩擦表面之间，由流体静压力来平衡外载，称为流体静力润滑。两相对滑动的接触表面，依靠吸附膜进行润滑的摩擦状态称为（）摩擦。A、干摩擦；B、边界摩擦；C、流体摩擦干摩擦时，摩擦力与所受载荷及表面接触面积的关系为：A、与表面积无关而与载荷成正比；B、与表面积有关而与载荷成正比；C、与表面积有关而与载荷无关；选择润滑油的主要依据是：A、针入度；B、滴点；C、粘度；D、防水性。BAC两板间充满一定粘度的液体，两板相对运动方向如图所示，可能形成流体动力润滑的是（）。1、根据摩擦面间存在润滑剂的状况，滑动摩擦分为哪几种？2、典型的磨损分哪三个阶段？磨损按机理分哪几种类型？3、获得流体动力润滑的基本条件是什么？4、什么是流体的粘性定律？5、评价润滑脂和润滑油性能的指标各有哪几个？