第4章 摩擦磨损及润滑概述(第4章).ppt

§4-1 摩　擦 §4-2 磨　损 §4-3 润滑剂、添加剂和润滑方法 §4-0 概　述 第4章 机械零件设计概论 §4-0 概 述 摩擦学----研究相对运动的作用表面间的摩擦、磨损和润滑，以及三者间相互关系的理论与应用的一门边缘学科。 ▲ 摩擦--相对运动的物体表面间的相互阻碍作用现象； ▲ 磨损--由于摩擦而造成的物体表面材料的损失或转移； ▲ 润滑--减轻摩擦和磨损所应采取的措施。 关于摩擦、磨损与润滑的学科构成了摩擦学(Tribology)。 世界上使用的能源大约有 1/3~1/2 消耗于摩擦。 机械产品的易损零件大部分是由于磨损超过限度而报废和更换的。 减少摩擦 节省能源； 减少磨损 降低设备维修次数和费用，节省制造零 件及其所需材料的费用。 随着科学技术的发展，摩擦学的理论和应用必将由宏观进入微观，由静态进入动态，由定性进入定量，成为系统综合研究的领域。 二、摩擦的分类 内 摩 擦：在物质的内部发生的阻碍分子之间相对运 动的现象。 外 摩 擦：在相对运动的物体表面间发生的相互阻碍 作用现象。 静 摩 擦：仅有相对运动趋势时的摩擦。 动 摩 擦：在相对运动进行中的摩擦。 滑动摩擦：物体表面间的运动形式是相对滑动。 滚动摩擦：物体表面间的运动形式是相对滚动。 ▲ “机械说” --摩擦原因是表面微凸体的相互阻碍作用； ▲ “分子说” --摩擦原因是表面材料分子间的吸力作用； 一、摩擦的机理 ▲ “机械－分子说”　两种作用均有。 §4-1 摩　擦 1. 干摩擦 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！ 2. 边界摩擦 三、 滑动摩擦状态 →功耗↑ 磨损↑ 温度↑ →烧毁轴瓦 运动副表面有一层厚度1 μm的薄油膜，不足以将两金属表面完全分开，其表面部分微观高峰部分仍将相互搓削。 比干摩擦的磨损轻，f ≈ 0.1 ~ 0.3 v 有一层压力油膜将两金属表面隔开，彼此不直接接触。是理想的摩擦状态。 3. 液体摩擦 摩擦和磨损极轻，f ≈ 0.001 ~ 0.01 v v v 4. 混合摩擦 v 混合摩擦是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。 机器的寿命 磨损—由于摩擦而导致零件表面材料的逐渐丧失或迁移。 磨损曲线 磨合阶段 磨损量 时间 剧烈磨损阶段 稳定磨损阶段 §4-2 磨　损 磨损过程大致如图所示： ▲磨合阶段----包括摩擦表面轮廓峰的形状变化和表面材料被加工硬化两个过程。 ▲稳定磨损阶段----零件在平稳而缓慢的速度下磨损。 它标志着磨擦条件相对稳定。 ▲剧烈磨损阶段----在经过稳定磨损阶段后，零件表面遭到破坏，运动副间隙增大引起而外的动载荷和振动。零件即将进入报废阶段。 后果—降低机器的效率和可靠性，甚至促使机器提前报废。 设计机器时，要求缩短磨合期、延长稳定期、推迟剧烈磨损期的到来。 它是磨损的不稳定阶段，在整个寿命周期内时间很短。 磨粒磨损 磨损的分类： 疲劳磨损 粘附磨损 冲蚀磨损 腐蚀磨损 微动磨损 磨损类型 按磨损机理分 按磨损表面外观可分为 点蚀磨损 胶合磨损 擦伤磨损 两种不同的称谓 磨损的机理： 磨粒磨损 疲劳磨损 粘附磨损 冲蚀磨损 腐蚀磨损 微动磨损 磨损类型： 磨粒磨损—也简称磨损，外部进入摩擦面间的游离硬颗 粒（如空气中的尘土或磨损造成的金属微粒）或硬的轮廓峰尖在软材料表面上犁刨出很多沟纹时被移去的材料，一部分流动到沟纹两旁，一部分则形成一连串的碎片脱落下来成为新的游离颗粒，这样的微粒切削过程就叫磨粒磨损。 磨损的机理： 磨粒磨损 疲劳磨损 粘附磨损 冲蚀磨损 腐蚀磨损 微动磨损 磨损类型： 粘附磨损—也称胶合，当摩擦表面的轮廓峰在相互作 用的各点处由于瞬时的温升和压力发生“冷焊”后，在相对运动时，材料从