摩擦、磨损、润滑,机械设计摘要.ppt

§3-1摩 擦 摩 擦2 摩 擦3 摩 擦4 §3-2磨 损 磨 损1 磨 损2 磨 损3 §3-3润滑剂与添加剂 润滑剂 润滑油的主要性质 粘度 添加剂 §3-4流体动力润滑基本原理 流体动力润滑原理2 流体动力润滑原理3 §3-5弹性流体动力润滑简介 粘－温曲线 第三章 摩擦、磨损与润滑 §3-1 摩　擦 §3-2 磨　损 §3-3 润 滑 §3-4 流体动力润滑的基本原理 ◆摩擦现象是自然界中普遍存在的物理现象。对于机器来讲，摩擦会使效率降低，温度升高，表面磨损。过大的磨损会使机器丧失应有的精度，进而产生振动和噪音，缩短使用寿命。 ◆世界上使用的能源大约有 1/3~1/2 消耗于摩擦。如果能够尽力减少无用的摩擦消耗，便可大量节省能源。 ◆机械产品的易损零件大部分是由于磨损超过限度而报废。 ◆润滑是减小摩擦、减小磨损、提高机械效率的最常用最有效方法。 ◆关于摩擦、磨损与润滑的学科构成了摩擦学。 ◆本章主要介绍有关摩擦、磨损和润滑的一些基础知识。 §3-1 摩 擦 引言 一、摩擦的分类 1）按运动的状态分为： 静 摩 擦 动 摩 擦 2）按运动的形式分为： 滑动摩擦 滚动摩擦 3）按润滑状态，滑动摩擦 分为： 干摩擦 边界摩擦 流体摩擦 混合摩擦 图3－1 摩擦特性曲线 摩 擦 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。 2）边界摩擦：是指两摩擦面被吸附在表面的边界膜隔开，摩擦性质取决于边界膜和表面吸附性能的摩擦。 其摩擦阻力最大，磨损最严重。 吸附膜 反应膜 边界膜： 物理吸附膜 化学吸附膜 边界膜的类型如下： v 两零件表面直接接触后，因为微观局部压力高而形成许多冷焊点，运动时被剪切。 不允许出现干摩擦！ →功耗↑ 磨损↑ 温度↑ →烧毁轴瓦 v 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。 润滑油靠物理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。 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。 图3－4 吸附膜摩擦原理模型 图3－5 反应膜边界模型 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。 温度对边界膜的影响很大。温度越高，边界膜越容易破坏。 比干摩擦的磨损轻，f ≈ 0.1 ~ 0.3 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。 流体摩擦（或称流体润滑）的原理在本章第四节详细介绍。 其摩擦系数最小，且不会产生磨损，是理想的摩擦状态。 v 摩擦和磨损极轻，f ≈ 0.001 ~ 0.01 摩 擦 v 4)混合摩擦: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。 在一般机器中，处于后三种情况的混合状态。 f ηn/p o 边界摩擦 混合摩擦 液体摩擦 摩擦特性曲线 称无量纲参数ηn/p为轴承特性数。 η-动力粘度，p-压强 ，n-每秒转数 　 边界摩擦和混合摩擦在工程实际中很难区分，常统称为不完全液体摩擦。 摩擦学研究的必威体育精装版进展： 微－纳米摩擦学理论 可实现： f ≤0.001 ----超润滑摩擦状态。 ◆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 磨损率:单位时间（或单位行程、转等）材料的损失量。 耐磨性：是指材料抵抗脱落的能力。与磨损率成倒数关系。 一、典型宏观磨损过程 磨损量 时间 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。 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