机械设计 04摩擦磨损.ppt.ppt

摩擦学 摩 擦1 摩 擦2 摩 擦3 磨 损1 磨 损2 润滑剂、添加剂和润滑方法 添加剂 润滑方法 流体润滑1 流体润滑２ * 第四章 摩擦、磨损与润滑概述 §4-1 摩　擦 §4-2 磨　损 §4-3 润滑剂、添加剂和润滑方法 §4-4 流体润滑原理简介 §4-0 概　述 摩擦的后果：阻力增加、温度升高、机械效率降低、零件表面磨损、运动幅表面形态改变、运动精度下降、振动噪音增加、缩短机械的使用寿命等。 近年来又扩展到泳衣设计、人工心脏瓣膜、人工关节、地壳移动、火山爆发、地震等领域。 润滑　是减轻摩擦、磨损和提高效率最有效的措施。 摩擦学研究范围及其广泛，除一般机械传动系统之外，还包括车辆的轮胎、制动、船舶、导弹、飞船等方面的摩擦问题。 摩擦学(Tribology)是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。 　世界上使用的能源大约有 1/3~1/2 消耗于摩擦。 概　述 §4-2 摩 擦 一、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。 本章主要研究有关摩擦、磨损、润滑的基础知识。 ２. 边界摩擦:是指摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开，其摩擦性质取决 于边界膜和表面的吸附性能时的摩擦。 １. 干摩擦:是指表面间无任何润滑剂或保护膜纯金属接触。 二、 滑动摩擦４种状态 ３．流体摩擦:是指摩擦表面被流体膜隔开，摩擦性质取决于流体内部分子 间粘性阻力的摩擦。 ４．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。 §4-2 摩 擦 “机械说”　表面微凸体的相互阻碍作用； “分子说”　材料表面分子间的吸力作用； 三、摩擦的机理 “机械－分子说”　两种作用均有。 1.干摩擦 “粘附理论”（Bowden和Tabor50年代提出）　： 要点：实际接触面积Ar﹤﹤公称接触面积A0→局部压力很高→ 材料屈服→ 焊接→ 剪切→ 阻力产生。 粘附理论著名公式之一 ----摩擦系数（英 J.HallingPrinciple of Tribologe .1975） =软金属的剪切强度极限/软金属基体的压缩屈服极限 §4-2 摩 擦 ２. 边界摩擦: 1）如果想减小摩擦系数，可以在金属表面涂一层很薄的软材料膜。这样，摩擦表面的抗屈服能力取决于金属基体，剪切则发生在软材料层。 讨论： 2）一般界面间有（被污染的）表面膜： 3）实际情况是：大多数金属 但实际上摩擦系数有些达0.5，在真空中更大，如何解释？ 由于剪应力的存在，会使实际接触区域产生结点生长（真空中明显）；对于剪切强度弱的结点或有表面膜时结点增长不明显。 3. 流体摩擦:（后面介绍） 三、摩擦的机理 §4-2 摩 擦 1.干摩擦 剪切强度取值视表面膜破裂情况：在表面膜～金属基体的剪切强度之间。 　　磨损:是运动副之间的摩擦而导致零件表面材料的逐渐丧失或迁移。 1. 磨损三个阶段： 1）磨合阶段：新零件开始使用时的重要阶段。真实接触面积小，磨损率较高，它包括表面形状改变和硬化过程，是一种有益的磨损，可利用它改善零件表面性能，提高使用寿命。 摩 擦2 §4-2 磨 损 2）稳定磨损阶段：零件正常工作阶段，磨损率稳定且较低。是零件使用寿命的长短。 3）剧烈磨损阶段　属于零件即将报废的阶段，磨损率急剧升高，机械效率下降、表面温度迅速升高、精度丧失、产生异常的振动和噪音。 　　应该力求缩短磨合期，延长稳定磨损期，推迟剧烈磨损的到来。 2）磨粒磨损　 4）冲蚀磨损　 6)微动磨损　 1）粘附磨损(胶合) 3）疲劳磨损(点蚀) 5）化学磨损（腐蚀磨损）　 　 §4-2 磨 损 2.磨损分类　 相对运动表面轮廓峰尖“焊接”后剪断，形成的材料转移过程，是金属表面普遍发生的磨损，严重时会造成“咬死”状态。 摩擦表面游离的硬质颗粒或硬轮廓峰尖，在软轮廓表面刨犁出沟槽，形成的材料转移过程。 两运动接触表面因变载荷的不断作用，零件表面接触应力循环变化，导致疲劳裂纹的形成和扩展，直至连片，形成许多微粒从零件工作表面脱落，造成点状浅坑。 流体夹带的硬质颗粒冲刷零件表面形成的材料从零件工作表面脱落现象。 金属与周围介质发生化学或电化学反应