第四章摩擦、润滑和润滑剂.ppt

* 第四章 摩擦、磨损和润滑 摩擦学概述 何谓摩擦？何谓磨损？（表面形状和尺寸的变化，间隙↑，表面粗糙度↓） 摩擦学：即研究相对运动的相对作用表面间的摩擦、磨损及润滑，以及三者之间关系的基础理论和实践的一门边缘科学（形成于20世纪60年代）。 摩擦、磨损及润滑三者之间的关系： 作相对运动的两物体接触面间必然产生摩擦；摩擦的结果必然产生磨损；而减少摩擦、磨损的有效措施是润滑。 80%损坏零件由磨损造成，一般不可避免。1981年美国公布的数据：磨损造成的损失1000亿/年，材料消耗200亿/年。中国每年由于摩擦、磨损损失584.7亿元。 摩擦学研究范围： 动、静摩擦副； 零件表面受介质摩擦、或碰撞、冲击：犁铧、叶轮 机制工艺的摩擦学问题：金属成形加工等， 弹性摩擦副：汽车轮胎与地面； 特殊工况条件下的摩擦学问题。宇宙探索中遇到：高真空等。 4-1 摩擦 静摩擦——仅有相对滑动趋 势时的摩擦 外摩擦——两个相互接触表面之间的摩擦 内摩擦——发生在物质（多指流体）内部 滚动摩擦 滑动摩擦 摩擦磨损造成：材料消耗，工作精度↓，噪音↑，可靠度↓ ，发热，效率↓，一般有害。 可以利用：带传动、制动器等 摩擦 摩擦 按运动状态 动摩擦 摩擦 利用磨损：磨削、抛光和跑合等。 （一） 摩擦表面的摩擦状态 1. 干摩擦：两摩擦表面直接接触，不加入任何润滑剂的摩擦。 干摩擦的摩擦阻力最大，磨损最严重，使用 寿命最短，必须避免。 2. 边界摩擦：摩擦表面间存在润滑油，金属表面与润滑油作用形成 一层很薄的边界膜（〈1?m)，保护金属，这种摩擦称为边界摩擦。 边界摩擦不能完全避免金属的 直接接触，因此仍有磨损产生。 边界膜分为： 物理吸附膜：利用油中的极性分子牢固的吸附在金属表面形成表面吸附膜（分子间的吸附力）； 化学吸附膜：利用化学键力形成金属皂膜（吸附在金属表面原子间的吸附力）； 化学反应膜：油中的S、P等元素与金属表面反应在（150o～200oC）形成化合物。适合高温重载和高速。 前两种吸附膜构成润滑油的——油性 油性的好坏取决于油中所含活性物质： 动物油植物油矿物油 后一种膜构成润滑油的——极压性 tjpu 减小边界摩擦的措施： 合理选择摩擦副材料和润滑剂； 降低表面粗糙度； 控制pv（控制发热等）； 在润滑剂中加入油性添加剂和极压添加剂。 tjpu 4. 混合摩擦：边界摩擦和液体摩擦共存。 随着摩擦面油膜厚度的增大，表面不平度凸峰接触数量在缩小，形成的油膜比重增加。 3. 液体摩擦：摩擦面间的油膜厚度大到将两表面的不平度凸峰完全分开,即为完全液体摩擦。 膜厚比： 最小油膜厚度 表面轮廓均方根偏差 边界摩擦 ?=1～3 混合摩擦 ? 增加，油膜厚度增加 ?3 液体摩擦 混合摩擦时，仍不能避免金属的直接接触，仍存在摩擦，但比边界摩擦小得多。 非液体摩擦：混合摩擦，边界摩擦，干摩擦。 tjpu 机械工业利用摩擦的实例： 带传动、制动器、摩擦离合器、带式输送机等。 tjpu 影响摩擦的主要因素： 摩擦副材料 表面粗糙度 润滑状态 表面膜 4-2 磨损 磨损——摩擦体表面材料在相对运动中由于机械作用，或伴有化学作用而产生的不断的材料损失现象。 磨损的类型： 1.粘着磨损 冷焊、材料迁移，严重时咬死。 2.磨粒磨损（显微切削、犁沟现象） 3.表面疲劳磨损 主要发生在接触应力作用下的齿轮、滚动轴承、钢轨和轮箍接触表面上。 4.腐蚀磨损（发生化学或电化学反应） tjpu 还有微动磨损、冲蚀磨损 磨损曲线：机械零件的磨损过程分为三个 阶段。 时间 磨损量 I II III 1. 跑合磨损阶（I）：由于表面粗糙度，致使接触面积小，单位面积上的载荷大，因此磨损速度很快。 2. 稳定（正常）磨损阶段（II）：磨损过程平稳而又缓慢，标志零件的耐磨寿命。 tjpu 3. 剧烈（崩溃）磨损阶段（III）：磨损速度急剧增长，间隙增大，振动、噪声增大，精度下降，以致报废。 设计时要尽量缩短跑合期，延长稳定磨损期，推迟剧烈磨损期的到来。 新买的汽车、摩托车一般要跑合。 tjpu 减少机械零件磨损的措施： 保证良好的润滑 选择适当的表面粗糙度 选择适当的材料和硬度 4-3 润滑 润滑的目