第三章 摩擦、磨损及润滑理论

1、第三章第三章 摩擦、磨损及润滑理论摩擦、磨损及润滑理论 一、摩擦、磨损及润滑三者关系一、摩擦、磨损及润滑三者关系 当在正压力作用下相互接触的两个物体受切向外力的影响而发 生相对滑动，或有相对滑动趋势时，在接触表面上就会产生抵抗滑 动的阻力，这一自然现象叫做摩擦。 其结果必然有能量损耗和摩擦表面物质的丧失或转移，即磨损。 据估计，世界上在工业方面约有30%的能量消耗于摩擦过程中。 所以人们为了控制零件在摩擦中损坏，在摩擦面间加入润滑剂来降 低摩擦，减小磨损的产生，所以说三者互为因果关系。 二、摩擦的种类二、摩擦的种类 53 0 . 34 . 0 4 . 0 厚的油膜完全隔开，液体摩擦（润滑）：被

2、 厚比混合摩擦（润滑）：膜 薄的油膜，边界摩擦（润滑）：很 干摩擦：粘着、犁刨 摩擦（滑动） 干摩擦 N V N 边界摩擦 V N 液体摩擦 V 没有润滑剂 很薄油膜 被 厚 的 油 膜 完 全隔开 两个无润滑物体之间的摩擦，主要是由两种因素所构成：一是 摩擦面的实际接触区内出现的粘着；二是较硬表面上的微凸体在较 软表面上所起的犁刨作用。 那么，怎么样来区别边界摩擦、混合摩擦和液体摩擦的界限呢？ 可用膜厚比来划分： 式中：hmin两粗糙面间的最小公称油膜厚度，m； Ra两表面的综合粗糙度；m； Ra1、Ra2分别为两表面的轮廓算术平均偏差，m； 当 35 后则为液体摩擦。 三、牛顿流体定律三、

3、牛顿流体定律 y x 0 V=0 A B V h N0 S(面积) 如图3-6所示，在两个平行的平板间充满具有一定粘度的润滑 油，若平板A以速度V移动，另一平板B静止不动，则由于油分子与 平板表面的吸附作用，将使贴近板A的油层以同样的速度V随板移动； 而贴近板B的油层则静止不动。由于层与层之间速度不同，于是形 成各油层间的相对滑移，在各层的界面上就存在有相应的剪应力。 牛顿在1687年提出一个粘性液的摩擦定律（简称粘性定律）， 即在流体中任意点处的剪应力均与其剪切率（或速度梯度）成正比。 若用数学形式表示这一定律，即为： 式中：流体单位面积上的剪切阻力，即剪应力； dv/dy流体沿垂直于运动方

4、向（即沿图3-6中y轴方向或流体膜厚 度方向）的速度梯度，式中的“”号表示v随y的增大而减小； 比例常数，即流体的动力粘度。 摩擦学中把凡是服从这个粘性定律的液体都叫牛顿液体。 四、液体动压润滑的条件（楔形承载机理）四、液体动压润滑的条件（楔形承载机理） （1）两个运动的表面要有楔形间隙； （2）被油膜分开的两表面有一定相对滑动速度，且大口向小口； （3）润滑油必须有一定的粘度。 （4）有足够充足的供油量。 Pmax油压P分布曲线 a b c V x y 各 油 层 的 速 度 分布 压力油膜 h0 p/x0 p/x=0 p/xh0 h=h0 hh0)段，p/x0，即压力沿x方向逐渐增大；而在

5、 bc(hh0)段，即p/x0，这表明压力沿x方向逐渐降低。在a和c之间 必有一处（b点）的油流速度变化规律不变，即p/x=0，因而压力p 达到最大值。由于油膜沿着x方向各处的油压都大于入口和出口的油 压，且压力形成如图3-9b上部曲线所示的分布，因而能承受一定的 外载荷。 b）被油膜分开的两表面必须有一定的相对滑动速度； 由式（3-10）可知，若将速度V降低，则p/x亦将降低，此时油 膜各点的压力强度也会随之降低。如V降低过多，油膜将无法支持外 载荷，而使两表面直接接触，致使油膜破裂，液体摩擦也就消失。 c）润滑油必须有一定的粘性。 d）有足够充足的供油量。 习题： 第三章第三章 摩擦、磨损

6、及润滑理论摩擦、磨损及润滑理论 一、选择题 3-1 现在把研究有关摩擦、磨损与润滑的科学与技术统称为 。 （1）摩擦理论；（2）磨损理论；（3）润滑理论；（4）摩擦学； 3-2 两相对滑动的接触表面，依靠吸附的油膜进行润滑的摩擦状态称 为 。 （1）液体摩擦；（2）干摩擦；（3）混合摩擦；（4）边界摩擦； 3-3 两摩擦表面间的膜厚比=0.43时，其摩擦状态为 ； 两摩擦表面间的膜厚比35时，其摩擦状态为 。 （1）液体摩擦；（2）干摩擦；（3）混合摩擦；（4）边界摩擦； 3-4 采用含有油性和极压添加剂的润滑剂，主要是为了减小 。 （1）粘着磨损；（2）表面疲劳磨损；（3）磨粒磨损；（4）腐

7、蚀 磨损； 3-5 通过大量试验， 得出的摩擦副的磨损过程图 （磨损量q与时间t 的关系曲线）， 图中 是正确的。 t q t q t q t q a)b) c)d) 3-6 根据牛顿液体粘性定律，大多数润滑油油层间相对滑动时 所产生的切应力与偏导数v/y之间的关系是 。 （1） ；（2） ；（3） ； （4） ; 3-7 动力粘度的国际单位制(SI)单位为 。 （1）泊(p)；（2）厘斯(cst)；（3）恩氏度(E)；（4）帕.秒 (Pa.s)； 3-8 运动粘度是动力粘度与同温下润滑油 的比值。 （1）密度；（2）质量m；（3）相对密度d；（4）速度v； y v 2 y v y v 2 y v 3-9 运动粘度的国际单位制(SI)单位为 。 （1）m2/s；（2）厘斯(cst)；（3）厘泊(cp) ;(4)帕.秒 (Pa.s); 3-10 当压力加大时，润滑油的粘度 。 （1）随之加大；（2）保持不变；（3）随之减小； （4）增大还是减小或不变，视润滑油性质而定； 3-11 当温度升高时，润滑油的粘度 。 （1）随之升高；（2）随之降低；（3）保持不变； （4）升高或降低视润滑油性质而定； 二、分析题二、分析题 1、何谓摩擦、磨损和润滑？它们之间的相互关