第七章--机械零件的摩擦、磨损及润滑.ppt

第二章 摩擦、磨损 * 机械设计基础 第2章 摩擦、磨损及润滑概述 §2.1 摩擦与磨损 §2.2 润滑 §2.3 密封装置 2.1 摩擦与磨损 摩擦是机器运转过程中不可避免的物理现象。世界上1/3~1/2的能源消耗在摩擦上，各种机械零件因磨损失效的也占全部失效零件的一半以上。磨损是摩擦的结果，润滑则是减少摩擦和磨损的有力措施。 2.1.1 摩擦及其分类 两物体接触区产生阻碍运动并消耗能量的现象，称为摩擦。有些情况下却要利用摩擦工作，如带传动，摩擦制动器等。 1.干摩擦 如果两物体的滑动表面为无任何润滑剂或保护膜的纯金属。 2. 液体摩擦 两摩擦表面不直接接触，被油膜隔开。 根据摩擦副表面间的润滑状态将摩擦状态分为四种： 2.1.2 磨损及其过程 运动副之间的摩擦将导致零件表面材料的逐渐损失，这种现象称为磨损。单位时间内材料的磨损量称为磨损率。工程上常利用磨损的原理来减小零件表面的粗糙度，如磨削、研磨、抛光、跑合等。 3.边界摩擦 两摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开。 4.混合摩擦 处于干摩擦、液体摩擦与边界摩擦的混合状态。 磨损过程大致可分为以下三个阶段： 1.跑合（磨合）磨损阶段 2.稳定磨损阶段 3.剧烈磨损阶段 此阶段的特征是磨损速度及磨损率都急剧增大。 在跑合阶段结束后应清洗零件，更换润滑油。 1.磨粒磨损 由于摩擦表面上的硬质突出物或从外部进入摩擦表面的硬质颗粒，对摩擦表面起到切削或刮擦作用，从而引起表层材料脱落的现象，称为磨粒磨损。 减轻磨粒磨损：满足润滑条件，合理地选择摩擦副的材料、降低表面粗糙度值以及加装防护密封装置等。 2.1.3 磨损分类 按照磨损的机理以及零件表面磨损状态的不同把磨损分为： 2.粘着磨损 粘着作用引起的磨损，称为粘着磨损。 粘着磨损按程度不同可分为五级：轻微磨损、涂抹、擦伤、撕脱、咬死。 涂抹、擦伤、撕脱又称为胶合，往往发生于高速、重载的场合。 合理地选择配对材料，采用表面处理，限制摩擦表面的温度，控制压强及采用含有油性极压添加剂的润滑剂等，都可减轻粘着磨损。 3.疲劳磨损（点蚀） 两摩擦表面为点或线接触时，由于局部的弹性变形形成了小的接触区。这些小的接触区形成的摩擦副如果受变化接触应力的作用，则在其反复作用下，表层将产生裂纹。 合理地选择材料及材料的硬度，选择粘度高的润滑油，加入极压添加剂或及减小摩擦面的粗糙度值等，可以提抗疲劳磨损的能力。 4.腐蚀磨损 在摩擦过程中，摩擦面与周围介质发生化学或电化学反应而产生物质损失的现象，称为腐蚀磨损。 实际上大多数磨损是以上述四种磨损形式的复合形式出现的。 2.2 润滑 润滑的主要作用是: 减小摩擦系数,提高机械效率; 减轻磨损,延长机械的使用寿命。还可起到冷却、防尘以及吸振等作用。 2.2.1润滑剂的性能与选择 1.润滑油 主要有矿物油、合成油、动植物油等，其中应用最广泛的为矿物油。 润滑油最重要的一项物理性能指标为粘度 粘度的大小表示了液体流动时其内摩擦阻力的大小，粘度愈大，内摩擦阻力就愈大，液体的流动性就愈差。 粘度可用动力粘度、运动粘度、条件粘度（恩氏粘度）等表示。我国的石油产品常用运动粘度来标定。 （1）动力粘度 （2）运动粘度 η为动力粘度，单位为Pa?s；为密度，单位为 ν为运动粘度，单位为 。 一般润滑油的牌号就是该润滑油在40?C（或100?C）时运动粘度（以 为单位）的平均值。 （3）条件粘度 以 表示恩氏粘度（即为条件粘度）。 运动粘度和恩氏粘度之间可通过下式进行换算： 当1.35≤?E≤3.2时 当?E3.2时 粘度随温度的升高而降低。粘度随压强的升高而加大，但当压强小于20MPa时，其影响甚小，可不予考虑。 常用润滑油的性能和用途见表2.1。 续表 2.润滑脂 润滑脂是在润滑油中加入稠化剂(如钙、钠、锂等金属皂基）而形成的脂状润滑剂，又称为黄油或干油。 润滑脂的流动性小，不易流失，所以密封简单，不需经常补充。润滑脂对载荷和速度变化不是很敏感，有较大的适应范围，但因其摩擦损耗较大，机械效率较低，故不宜用于高速传动的场合。 (1)滴点 是指润滑脂受热后从标准测量杯的孔口滴下第一滴油时的温度。 (2)锥入度 即润滑脂的稠度。 目前使用最多的是钙基润滑脂，其耐水性强，但耐热性差。 3 固体润滑剂 石墨 、二硫化钼、尼龙、软金属、复合材料 4 气体润滑剂