机械设计第三章-摩擦-磨损-润滑

第三章磨擦、磨损及润滑摩擦学（Tribology）§3—1摩擦摩擦：1要求摩擦阻力小，功耗少；减磨材料。2要求摩擦阻力大，传递动力；耐磨材料。摩擦力：在外力作用下，一物体相对于另一物体运动或有相对运动趋势时在摩擦表面上所产生的切向力（静摩擦，动摩擦）金属摩擦副的滑动摩擦：干摩擦—最不利边界摩擦（润滑）—最低要求流体摩擦（润滑）混合摩擦（润滑）塑性变形边界膜弹性变形液体塑性变形边界膜弹性变形液体塑性变形边界膜弹性变形液体塑性变形边界膜弹性变形液体一、干摩擦摩擦理论：库仑公式nfFfF)(新理论：分子—机械理论、能量理论、粘着理论简单粘着理论：BsynBrfFAFsyBnfFFf)(baFnArinirirAA1二、边界摩擦（边界润滑图4-6）物理吸附膜(a)(b)常温、轻载、低速化学吸附膜中等载荷、速度和温度化学反应膜重载、高速和高温三、混合摩擦（润滑）膜厚比)/(21limaaRRhλ越大，油膜承载比例大，，f越小单分子边界膜模型四、流体润滑1流体动力润滑液体动力润滑、气体动力润滑膜厚比λ5全液体摩擦2）相对速度v足够大，油楔中有足够的油量实现条件：1）两滑动表面沿运动方向的间隙是由大至小的形状（油楔）FvvFvF一维雷诺方程306hhhxp油楔与液体动力润滑轴承的压力分布×2、弹性流体动力润滑（考虑了弹性变形和压力对粘度的影响）R2R1v1v2v2v1hminOh0p赫兹压力分布弹性流体动力润滑油压分布x缩颈3、流体静力润滑油腔油泵油箱节流器(补偿元件)节流间隙(油膜厚度)§3—2磨损一、典型的磨损过程磨合磨损阶段稳定磨损阶段剧烈磨损阶段IIIIIIqt时间t磨损量qO1、磨合磨损过程2、稳定磨损阶段3、急剧磨损阶段在一定载荷作用下形成一个稳定的表面粗糙度，且在以后过程中，此粗糙度不会继续改变，所占时间比率较小经磨合的摩擦表面加工硬化，形成了稳定的表面粗糙度，摩擦条件保持相对稳定，磨损较缓,该段时间长短反映零件的寿命经稳定磨损后，零件表面破坏，运动副间隙增大→动载振动→润滑状态改变→温升↑→磨损速度急剧上升→直至零件失效二、磨损的类型1、粘着磨损轻微磨损，涂抹，划伤，撕脱，咬死。胶合2、磨粒磨损硬质突出物，与摩擦副材料和磨粒的硬度有关3、表面疲劳磨损：受交变应力，疲劳点蚀4、腐蚀磨损与周围介质发生化学或电化学反应。（氧化磨损）性能指标：1）粘度2）油性3）凝点4）闪点和燃点5）极压性能6）氧化稳定性2、润滑脂（半固体润滑剂）钙基润滑脂、钠基润滑脂、锂基润滑脂性能指标：1）针入度2）滴点3）安定性3、固体润滑剂石墨、二硫化钼、氮化硼、蜡、聚氟乙烯、酚醛树脂§3—3润滑剂、添加剂一、润滑剂及主要性能1、润滑油（液体润滑剂）有机油、矿物油、合成油5、添加剂二、粘性定律与润滑油的粘度1、牛顿粘性定律Oyxu=vBu=0Au1m1m1mF=1Nv=1m/syuAFη——流体的动力粘度4、气体润滑剂2、粘度常用单位（1）动力粘度η(P泊)单位：N·s/m2（Pa·S）1m1m1mF=1Nv=1m/s（2）运动粘度v)/(/)(3mkgsPav物理单位：cm2/s，—1St（斯，厘斯cSt）（m2/s）（3）条件粘度（相对粘度）—恩氏粘度3、影响润滑油粘度的主要因素（1）温度润滑油的粘度随着温度的升高而降低粘度指数VI，35，85，110（2）压力ppe0P10MP时，随P↑→ηP↑4、配油计算BABvvvvK配油比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、获得流体动力润滑的基本条件是什么？3、典型的磨损分哪三个阶段？磨损按机理分哪几种类型？4、什么是流体的粘性定律？5、粘度的常用单位有哪些？影响粘度的主要因素是什么？如何影响？6、评价润滑脂和润滑油性能的指标各有哪几个？