机械设计 第二章讲解

1、2-2 摩擦摩擦 2-3 磨损磨损 2-4 润润 滑滑 2-5 流体润滑原理简介流体润滑原理简介 2-1 概述概述 第2章 机械零部件的摩擦、磨损、润滑 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-282 q 摩擦摩擦是相对运动的物体表面间的相互阻碍作用现象；是相对运动的物体表面间的相互阻碍作用现象； q 磨损磨损是由于摩擦而造成的物体表面材料的损失或转移；是由于摩擦而造成的物体表面材料的损失或转移； q 润滑润滑是减轻摩擦和磨损所应采取的措施。是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关于摩擦、磨损与润滑的学科构成了摩擦学(Tribology)。 摩擦学摩擦学是研究相

2、对运动的作用是研究相对运动的作用表面间表面间的的摩擦、磨损和润滑摩擦、磨损和润滑，以及三者间相，以及三者间相 互关系的理论与应用的一门边缘学科。互关系的理论与应用的一门边缘学科。 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。进入动态，由定性进入定量，成为系统综合研究的领域。 世界上使用的能源大约有世界上使用的能源大约有 1/31/2 消耗于摩擦消耗于摩擦。如果能够尽力减少无用。如果能够尽力减少无用 的摩擦消耗，便可大量节省能源。另外，机械产品的易损零件大部分是

3、由于的摩擦消耗，便可大量节省能源。另外，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，如果能控制和减少磨损，则既磨损超过限度而报废和更换的，如果能控制和减少磨损，则既减少设备维修减少设备维修 次数和费用，又能节省制造零件及其所需材料的费用。次数和费用，又能节省制造零件及其所需材料的费用。 概述2-1 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-283 摩 擦 二、摩擦的分类二、摩擦的分类 内内 摩摩 擦：擦：在物质的在物质的内部发生内部发生的阻碍分子之间相对运动的现象。的阻碍分子之间相对运动的现象。 外外 摩摩 擦：擦：在相对运动的物体表面间发生的相互阻碍作用现象。在相对运动的物体表面

4、间发生的相互阻碍作用现象。 静静 摩摩 擦：擦：仅有仅有相对运动趋势相对运动趋势时的摩擦。时的摩擦。 动动 摩摩 擦：擦：在在相对运动进行中相对运动进行中的摩擦。的摩擦。 滑动摩擦：滑动摩擦：物体表面间的运动形式是物体表面间的运动形式是相对滑动相对滑动。 滚动摩擦：滚动摩擦：物体表面间的运动形式是物体表面间的运动形式是相对滚动。相对滚动。 q “机械说机械说”产生摩擦的原因是表面产生摩擦的原因是表面微凸体微凸体的相互阻碍作用；的相互阻碍作用； q “ “分子说分子说”产生摩擦的原因是表面材料分子间的吸力作用；产生摩擦的原因是表面材料分子间的吸力作用； 一、摩擦的机理一、摩擦的机理 q “ “机

5、械分子说机械分子说”两种作用均有。两种作用均有。 2-2 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-284 1785年，法国的库仑用机械啮合概念解释干摩擦，提出摩擦理论。后来年，法国的库仑用机械啮合概念解释干摩擦，提出摩擦理论。后来 又有人提出分子吸引理论和静电力学理论。又有人提出分子吸引理论和静电力学理论。1935年，英国的鲍登等人开始用年，英国的鲍登等人开始用 材料粘附概念研究干摩擦，材料粘附概念研究干摩擦，1950年，鲍登提出了粘附理论。年，鲍登提出了粘附理论。 摩 擦 三、三、 种滑动摩擦状态种滑动摩擦状态 （详细介绍）（详细介绍） . 干摩擦干摩擦是指表面间是指表面间无任何润滑剂无任何润

6、滑剂或或保护膜保护膜的的纯金属接触时纯金属接触时的摩擦。的摩擦。 2-2 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-285 简单黏附理论模型：在干摩擦条件下，可将较硬表面坚硬的轮廓峰在较简单黏附理论模型：在干摩擦条件下，可将较硬表面坚硬的轮廓峰在较 软表面上犁出软表面上犁出“犁沟犁沟”时所需克服的阻力忽略不计，则摩擦力时所需克服的阻力忽略不计，则摩擦力 Brf AF B 结点材料的剪切强度极限结点材料的剪切强度极限，MPa； r A真实接触面积真实接触面积，mm2 f F摩擦力摩擦力，N 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-286 对于理想的弹塑性材料真实接触面积对于理想的弹塑性材料真实接触面积

7、A A 为 为: : sy n r F A B sy n Brf F AF 故得：故得： 金属的摩擦系数为：金属的摩擦系数为： sy B n f F F f B B、 sy sy是指相接触两种金属中较软者的剪切强度极限与压缩是指相接触两种金属中较软者的剪切强度极限与压缩 屈服极限。屈服极限。 上述结论不完全符合实际。为此，鲍登等人于上述结论不完全符合实际。为此，鲍登等人于19641964年又提出了年又提出了 一种更切合实际的修正黏附理论。一种更切合实际的修正黏附理论。 大多数金属的的大多数金属的的 B B/sy sy值均较接近，所以摩擦系数相差甚小。值均较接近，所以摩擦系数相差甚小。 潘 海

8、兵 潘 海 兵 2021-6-287 修正黏附理论修正黏附理论认为认为: :在摩擦情况下，在摩擦情况下，轮廓峰轮廓峰接触区同时有压应力接触区同时有压应力 和切应力存在。金属材料的塑性变形同时取决于压应力和切应力和切应力存在。金属材料的塑性变形同时取决于压应力和切应力 的复合作用，而不仅仅取决于金属材料的压缩屈服极限。的复合作用，而不仅仅取决于金属材料的压缩屈服极限。 sy Bj f 故修正后的粘附理论为故修正后的粘附理论为: : 粘附理论与实际情况比较接近，可以在相当大的范围内解释粘附理论与实际情况比较接近，可以在相当大的范围内解释 摩擦现象。摩擦现象。 在工程中在工程中, ,常用金属材料副的

9、摩擦系数是指常用金属材料副的摩擦系数是指: : 在常规压力与速度条件下，通过实验测定的一个常数。在常规压力与速度条件下，通过实验测定的一个常数。 者的压缩屈服极限两种金属基体中的较软 界面剪切强度极限 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-288 . 边界摩擦边界摩擦是指摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开，其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。摩擦性质取决于边界膜和表面的吸附性能时的摩擦。 （详细介绍）（详细介绍） 边界摩擦边界摩擦 边界膜分类：边界膜分类：吸附膜、反应膜吸附膜、反应膜 物理吸附膜物理吸附膜润滑油中的极性分子与金润滑油中的极性分

10、子与金 属表面相互吸附而形成属表面相互吸附而形成 化学吸附膜化学吸附膜润滑油中的分子靠分子键润滑油中的分子靠分子键 与金属表面形成化学吸附与金属表面形成化学吸附 化学反应膜化学反应膜润滑油中的化学添加剂与金属润滑油中的化学添加剂与金属 进行化学反应而形成的膜进行化学反应而形成的膜 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-289 3 3 流体摩擦（流体润滑）流体摩擦（流体润滑） 流体膜厚度流体膜厚度大到足以将两大到足以将两 表面的粗糙峰完全隔开，就形表面的粗糙峰完全隔开，就形 成了流体润滑。因为成了流体润滑。因为摩擦完全摩擦完全 发生在流体内部分子之间，金发生在流体内部分子之间，金 属表面无磨损属

11、表面无磨损，这是理想的润，这是理想的润 滑状态。滑状态。 根据根据流体膜流体膜形成原理，流体润滑可分为：形成原理，流体润滑可分为： 流体静压润滑流体静压润滑人为的在两运动副表面间输入具有一定人为的在两运动副表面间输入具有一定 压力的润滑油，强迫形成润滑油膜。压力的润滑油，强迫形成润滑油膜。 流体动压润滑流体动压润滑依靠依靠几何效应几何效应、速度效应速度效应、粘度效应粘度效应及及供油供油 量自动量自动形成油膜的润滑。该润滑不能在两平行表间形成。形成油膜的润滑。该润滑不能在两平行表间形成。 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2810 工程实际中，多数摩擦处于工程实际中，多数摩擦处于边界摩擦边界

12、摩擦和和混合摩擦混合摩擦状态。这状态。这 两种状态能有效降低摩擦，减轻磨损，所以设计时应尽量使两种状态能有效降低摩擦，减轻磨损，所以设计时应尽量使 运动副能维持这两种摩擦状态。运动副能维持这两种摩擦状态。 4 4 混合摩擦（混合润滑）混合摩擦（混合润滑） 混合摩擦混合摩擦介于介于边界摩擦边界摩擦和和液体摩擦液体摩擦之间。两运动副表面之间。两运动副表面 间存在比边界润滑状态要厚的润滑油膜，但该油膜又不足以间存在比边界润滑状态要厚的润滑油膜，但该油膜又不足以 完全将两表面完全隔开，从而仍有某些粗糙峰接触。完全将两表面完全隔开，从而仍有某些粗糙峰接触。 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2811

13、 边界摩擦边界摩擦和和混合摩擦混合摩擦在工程实际中很难区分，常统称在工程实际中很难区分，常统称 为为不完全液体摩擦不完全液体摩擦。 随着科学技术的发展，关于摩擦学的研究已逐渐深入到微观随着科学技术的发展，关于摩擦学的研究已逐渐深入到微观 研究领域，形成了微纳米摩擦学理论，引发出许多新的概念，研究领域，形成了微纳米摩擦学理论，引发出许多新的概念， 比如提出了超润滑的概念等。从理论上讲，比如提出了超润滑的概念等。从理论上讲，超润滑是实现摩擦超润滑是实现摩擦 系数为零的摩擦状态系数为零的摩擦状态，但在实际研究中，一般认为摩擦系数在，但在实际研究中，一般认为摩擦系数在 0.001量级（或更低）的摩擦状

14、态即可认为量级（或更低）的摩擦状态即可认为属于超润滑属于超润滑。关于这。关于这 方面的研究也是目前微纳米摩擦学研究的一个重要方面。方面的研究也是目前微纳米摩擦学研究的一个重要方面。 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2812 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。磨损会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。磨损会 影响机器的效率，降低工作的可靠性，甚至促使机器提前报废。影响机器的效率，降低工作的可靠性，甚至促使机器提前报废。 在设计或使用机器时，应该力求缩短磨合期，延长稳定磨损期，推迟剧烈在设计或使用机器时，应该力求缩短磨合期，延长稳定磨损期，推迟剧

15、烈 磨损的到来。为此就必须对形成磨损的机理有所了解。磨损的到来。为此就必须对形成磨损的机理有所了解。 一个零件的磨损过程大致可分为三个阶段，即：一个零件的磨损过程大致可分为三个阶段，即： 磨合阶段磨合阶段新的零件在开始使用时一般处于这一阶段，磨损率较高。新的零件在开始使用时一般处于这一阶段，磨损率较高。 稳定磨损阶段稳定磨损阶段属于零件正常工作阶段，磨损率稳定且较低。属于零件正常工作阶段，磨损率稳定且较低。 剧烈磨损阶段剧烈磨损阶段属于零件即将报废的阶段，磨损率急剧升高。属于零件即将报废的阶段，磨损率急剧升高。 对磨损的研究开展较晚，对磨损的研究开展较晚，2020世纪世纪5050年代提出粘着理

16、论后，年代提出粘着理论后，6060年代在相继研年代在相继研 制出各种表面分析仪器的基础上，磨损研究才得以迅速开展。制出各种表面分析仪器的基础上，磨损研究才得以迅速开展。 （详细介绍）（详细介绍） 磨 损2-3 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2813 F磨粒磨损磨粒磨损也简称也简称磨损磨损，是外部进入摩擦表面的游离硬颗粒或硬的轮廓峰，是外部进入摩擦表面的游离硬颗粒或硬的轮廓峰 尖所引起的磨损。尖所引起的磨损。 F冲蚀磨损冲蚀磨损流体中所夹带的硬质物质或颗粒，在流体冲击力作用下而在摩流体中所夹带的硬质物质或颗粒，在流体冲击力作用下而在摩 擦表面引起的磨损。擦表面引起的磨损。 F微动磨损微动

17、磨损是指摩擦副在微幅运动时，由上述各磨损机理共同形成的复合是指摩擦副在微幅运动时，由上述各磨损机理共同形成的复合 磨损。微幅运动可理解为不足以使磨粒脱离摩擦副的相对运动。磨损。微幅运动可理解为不足以使磨粒脱离摩擦副的相对运动。 F粘附磨损粘附磨损也称也称胶合胶合，当摩擦表面的轮廓峰在相互作用的各点处由于瞬时，当摩擦表面的轮廓峰在相互作用的各点处由于瞬时 的温升和压力发生的温升和压力发生“冷焊冷焊”后，在相对运动时，材料从一个表面迁移到另一后，在相对运动时，材料从一个表面迁移到另一 个表面，便形成粘附磨损。个表面，便形成粘附磨损。 F疲劳磨损疲劳磨损也称也称点蚀点蚀，是由于摩擦表面材料微体积在交

18、变的摩擦力作用下，是由于摩擦表面材料微体积在交变的摩擦力作用下， 反复变形所产生的材料疲劳所引起的磨损。反复变形所产生的材料疲劳所引起的磨损。 关于磨损机理与分类的见解颇不一致，大体上可概括为：关于磨损机理与分类的见解颇不一致，大体上可概括为： F腐蚀磨损腐蚀磨损当摩擦表面材料在环境的化学或电化学作用下引起腐蚀，在摩当摩擦表面材料在环境的化学或电化学作用下引起腐蚀，在摩 擦副相对运动时所产生的磨损即为腐蚀磨损。擦副相对运动时所产生的磨损即为腐蚀磨损。 磨 损 2-3 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2814 运动粘度运动粘度 粘度分类粘度分类 动力粘度动力粘度 条件粘度条件粘度 牛顿黏性

19、定律牛顿黏性定律 X X Y Y o o h h U U 1 1）粘度）粘度 粘度的物理意义：粘度的物理意义： 反映流体粘滞性大小反映流体粘滞性大小 衡量流体抵抗剪切变形的能力衡量流体抵抗剪切变形的能力 标志着流体内摩擦阻力的大小标志着流体内摩擦阻力的大小 第一层油与上板同速流动第一层油与上板同速流动 最下层油与底板一样静止不动最下层油与底板一样静止不动 由于油的粘滞性，沿由于油的粘滞性，沿Y Y方向油层以方向油层以 不同速度不同速度u u沿沿X X 方向移动，于是润方向移动，于是润 滑油在油层厚度滑油在油层厚度h h内形成层流动。内形成层流动。 1 1 润滑剂：润滑剂：气体、液体、半固体和固

20、体气体、液体、半固体和固体 2-4 润润 滑滑 1. 1.润滑油润滑油：有机油、矿物油、化学合成油。有机油、矿物油、化学合成油。 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2815 h h U U X X Y Y o o 沿沿Y Y方向的速度变化率方向的速度变化率 （速度梯度）表示为：（速度梯度）表示为： y u 牛顿在牛顿在16871687年指出：年指出： 层流流体各油层间的剪应力层流流体各油层间的剪应力 与其速度梯度成正比。即：与其速度梯度成正比。即： y u 公式中的公式中的“”表示为油层的速度表示为油层的速度 u u 随随 y y 的增大而减小。的增大而减小。 潘 海 兵 潘 海 兵 20

21、21-6-2816 y u h U 流体单位面积上的剪切阻力流体单位面积上的剪切阻力 比例常数，即流体的比例常数，即流体的动力粘度动力粘度 动力粘度又称动力粘度又称绝对粘度绝对粘度，主要主要 用于流体动力学计算中。用于流体动力学计算中。 其单位为其单位为: : sPa 牛顿内摩擦定律牛顿内摩擦定律: 牛顿流体牛顿流体符合牛顿内摩擦定律的流体被称为牛顿流体。符合牛顿内摩擦定律的流体被称为牛顿流体。 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2817 2 /mkg SPa 运动粘度运动粘度测得的测得的动力粘度动力粘度与相同温度下该流体的与相同温度下该流体的密度密度的比值，即：的比值，即： 条件粘度条件

22、粘度测得的动力粘度与相同温度下该流体的密度的测得的动力粘度与相同温度下该流体的密度的 比值。用比值。用 E E表示。表示。 润滑油的润滑油的粘粘温温效应：粘度随温度升高而降低，随温度降效应：粘度随温度升高而降低，随温度降 低而升高。粘度随温低而升高。粘度随温 度变化的程度用度变化的程度用粘度指数粘度指数衡量，衡量， 粘度指数粘度指数越高，粘度随温度的变化越小，说明越高，粘度随温度的变化越小，说明粘粘温温 性能越好。性能越好。 润滑油的润滑油的粘粘压压效应：粘度随压力升高而提高。压力越高效应：粘度随压力升高而提高。压力越高 粘粘压效应压效应越明显。越明显。 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-

23、2818 2 2）油性油性（润滑性）（润滑性）指润滑油中的极性分子吸附于摩擦表面指润滑油中的极性分子吸附于摩擦表面 的性质的性质 。油膜与金属表面。油膜与金属表面 的吸附能力越强，润滑性越好。的吸附能力越强，润滑性越好。 3 3）极压性极压性 化学合成油中的化学合成油中的极性分子极性分子生成抗磨损、耐高压生成抗磨损、耐高压 化学反应边界膜化学反应边界膜的性能。的性能。 4 4）闪点闪点油在标准仪器中加热所蒸发出的油汽，一遇火焰即油在标准仪器中加热所蒸发出的油汽，一遇火焰即 能发出闪光时的最低温度，称为油的闪点能发出闪光时的最低温度，称为油的闪点 5 5）凝点凝点在规定条件下，使液体不能再自由流

24、动的最高温度在规定条件下，使液体不能再自由流动的最高温度 6 6）氧化稳定性氧化稳定性 3. 3. 固体润滑剂固体润滑剂：石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯等。：石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯等。 2. 2.润滑脂润滑脂：润滑油润滑油+ +稠化剂稠化剂 润滑脂的主要质量指标是：锥入度，反映其稠度大小。滴点，润滑脂的主要质量指标是：锥入度，反映其稠度大小。滴点， 决定工作温度。决定工作温度。 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2819 提高油性、极压性提高油性、极压性 延长使用寿命延长使用寿命 改善物理性能改善物理性能 添加剂的作用添加剂的作用 油性添加剂油性添加剂 极压添加剂极压添加剂 分散净化剂分散

25、净化剂 消泡添加剂消泡添加剂 抗氧化添加剂抗氧化添加剂 降凝剂降凝剂 增粘剂增粘剂 添加剂的种类添加剂的种类 为了提高油的品质和性能，常在润滑油或润滑脂中加入一些分量虽小但对为了提高油的品质和性能，常在润滑油或润滑脂中加入一些分量虽小但对 润滑剂性能改善其巨大作用的物质，这些物质叫添加剂。润滑剂性能改善其巨大作用的物质，这些物质叫添加剂。 2 2 添加剂添加剂 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2820 润滑油润滑在工程中的应用最普遍，常用的供油方式有：润滑油润滑在工程中的应用最普遍，常用的供油方式有： 滴油润滑、浸油润滑、飞溅润滑、喷油润滑、油雾润滑等滴油润滑、浸油润滑、飞溅润滑、喷油润

26、滑、油雾润滑等 用于低速用于低速 用于高速用于高速 油脂润滑常用于运转速度较低的场合，将润滑脂涂抹于需润滑的零件上。油脂润滑常用于运转速度较低的场合，将润滑脂涂抹于需润滑的零件上。 润滑脂还可以用于简单的密封。润滑脂还可以用于简单的密封。 3 3 润滑方法润滑方法 常用的润滑装置常用的润滑装置 浸油与飞溅润滑浸油与飞溅润滑喷油润滑喷油润滑 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2821 流体动力润滑流体动力润滑是指是指两个作相对运动物体的摩擦表面，借助于相对速度而产两个作相对运动物体的摩擦表面，借助于相对速度而产 生的粘性流体膜将两摩擦表面完全隔开，由流体膜产生的压力来平衡外载荷生的粘性流体膜

27、将两摩擦表面完全隔开，由流体膜产生的压力来平衡外载荷。 英国的雷诺于英国的雷诺于18861886年继前人观察到的流体动压现象，总结出流体动压润滑理年继前人观察到的流体动压现象，总结出流体动压润滑理 论。论。2020世纪世纪5050年代普遍应用电子计算机之后，线接触弹性流体动压润滑的理论年代普遍应用电子计算机之后，线接触弹性流体动压润滑的理论 开始有所突破。开始有所突破。根据摩擦面间油膜形成原理流体润滑可分为根据摩擦面间油膜形成原理流体润滑可分为3种。种。 流体润滑原理简介 一、流体动力润滑一、流体动力润滑 （动画）（动画） 2-5 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2822 1 1 流体动

28、力润滑流体动力润滑 适应场所适应场所：低副零部件：低副零部件 润滑所属类型：润滑所属类型：流体润滑流体润滑 几何条件：几何条件：两摩擦表面不平行，润滑油从两摩擦表面不平行，润滑油从 大口进，从小口出大口进，从小口出 润滑形成条件润滑形成条件 运动条件：运动条件：两摩擦面具有一定的相对运动速度两摩擦面具有一定的相对运动速度 且要连续不断供油且要连续不断供油 粘度条件：粘度条件：润滑油具有一定的粘度润滑油具有一定的粘度 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2823 弹性流体动力润滑理论是研究在点、线接触条件下，两弹性弹性流体动力润滑理论是研究在点、线接触条件下，两弹性 物体间的流体动力润滑膜的力

29、学性质。这时的计算必须把在油膜物体间的流体动力润滑膜的力学性质。这时的计算必须把在油膜 压力下，摩擦表面的变形的弹性方程、表述润滑剂粘度与压力间压力下，摩擦表面的变形的弹性方程、表述润滑剂粘度与压力间 关系的粘压方程与流体动力润滑的主要方程结合起来，以求解油关系的粘压方程与流体动力润滑的主要方程结合起来，以求解油 膜压力分布、润滑膜厚度分布等问题。膜压力分布、润滑膜厚度分布等问题。 （详细说明）（详细说明） 2 2 弹性流体动力润滑弹性流体动力润滑 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2824 2 弹性流体动力润滑弹性流体动力润滑 适应场所适应场所：高副零部件：高副零部件 该类润滑计算综合考

30、虑的因素：该类润滑计算综合考虑的因素： 1. 考虑两摩擦表面的弹性变形考虑两摩擦表面的弹性变形 2.考虑液体的粘压效应考虑液体的粘压效应 3.结合流体动力润滑的主要方程（雷诺方程）结合流体动力润滑的主要方程（雷诺方程） 弹性流体动力润滑与流体动力润滑的主要区别弹性流体动力润滑与流体动力润滑的主要区别 前者的润滑油膜通常为腊状前者的润滑油膜通常为腊状 后者的润滑油膜通常为液态后者的润滑油膜通常为液态 润滑油膜润滑油膜: 前者的接触压力大前者的接触压力大接触压力接触压力: V1 V2 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2825 流体静力润滑流体静力润滑是指借助外部供入的压力油形成的流体膜来承是

31、指借助外部供入的压力油形成的流体膜来承 受外载荷的润滑方式。受外载荷的润滑方式。 （详细说明）（详细说明） 采用流体静力润滑可在两个静止且平行的摩擦表面间形成流体采用流体静力润滑可在两个静止且平行的摩擦表面间形成流体 膜，其承载能力不依赖于流体粘度，故能用粘度极低的润滑剂，膜，其承载能力不依赖于流体粘度，故能用粘度极低的润滑剂， 且既可使摩擦副有较高的承载能力，又可使摩擦力矩降低且既可使摩擦副有较高的承载能力，又可使摩擦力矩降低。 3 流体静力润滑流体静力润滑 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2826 3 3 流体静力润滑流体静力润滑 润滑的建立：润滑的建立：靠外界输入高压润滑油强迫两摩

32、擦表面分隔靠外界输入高压润滑油强迫两摩擦表面分隔 适用的场所：适用的场所：两相对静止的平行表面间的润滑两相对静止的平行表面间的润滑 流体静力润滑的优点：流体静力润滑的优点： 1. 1.可用粘度极低的润滑剂；可用粘度极低的润滑剂； 2. 2.可使摩擦副有较高的承载能力；可使摩擦副有较高的承载能力； 3. 3.可使摩擦力矩降低。可使摩擦力矩降低。 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2827 本章结束本章结束 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2828 粘附理论 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2829 边界理论形成机理 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2830 磨损一般过程 潘

33、 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2831 粘附磨损 当摩擦表面的轮廓峰在相互作用的各点当摩擦表面的轮廓峰在相互作用的各点 处发生处发生“冷焊冷焊”后，在相对滑动时，材料从后，在相对滑动时，材料从 一个表面迁移到另一个表面一个表面迁移到另一个表面, ,便形成了便形成了粘附磨粘附磨 损损。这种被迁移的材料，有时也会再附着到。这种被迁移的材料，有时也会再附着到 原先的表面上去，出现迁移，或脱离所粘附原先的表面上去，出现迁移，或脱离所粘附 的表面而成为游离颗粒。严重的粘附磨损会的表面而成为游离颗粒。严重的粘附磨损会 造成运动副咬死。这种磨损是金属摩擦副之造成运动副咬死。这种磨损是金属摩擦副之 间最

34、普遍的一种磨损形式。间最普遍的一种磨损形式。 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2832 磨粒磨损 外部进入摩擦面间的游离外部进入摩擦面间的游离硬颗粒硬颗粒（如空气中的尘土或磨（如空气中的尘土或磨 损造成的金属微粒）或损造成的金属微粒）或硬的轮廓峰尖硬的轮廓峰尖在软材料表面上犁刨出在软材料表面上犁刨出 很多沟纹时被移去的材料，一部分流动到沟纹的两旁，一部很多沟纹时被移去的材料，一部分流动到沟纹的两旁，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 微粒切削过程就叫微粒切削过程就叫磨粒磨损磨粒磨损。 潘 海 兵 潘 海 兵 20

35、21-6-2833 疲劳磨损 疲劳磨损疲劳磨损是指由于摩擦表面材料微粒体积在重复变形时疲是指由于摩擦表面材料微粒体积在重复变形时疲 劳破坏而引起的机械磨损。例如当滚动或滚滑运动的高副受劳破坏而引起的机械磨损。例如当滚动或滚滑运动的高副受 到反复作用的接触应力（如滚动轴承运转或齿轮传动）时，如到反复作用的接触应力（如滚动轴承运转或齿轮传动）时，如 果该应力超过材料相应的果该应力超过材料相应的接触疲劳极限接触疲劳极限，就会在零件工作表面，就会在零件工作表面 或表面下一定深度处形成疲劳裂纹，随着裂纹的扩展与相互连或表面下一定深度处形成疲劳裂纹，随着裂纹的扩展与相互连 接，就造成许多微粒从零件工作表面

36、上脱落下来，致使表面上接，就造成许多微粒从零件工作表面上脱落下来，致使表面上 出现许多月牙形浅坑，形成疲劳磨损或疲劳点蚀。出现许多月牙形浅坑，形成疲劳磨损或疲劳点蚀。 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2834 冲蚀磨粒 冲蚀磨粒即流体磨粒和流体侵蚀磨损。冲蚀磨粒即流体磨粒和流体侵蚀磨损。 流体磨粒磨损是只有流动的液体或气体中所夹带的硬质物流体磨粒磨损是只有流动的液体或气体中所夹带的硬质物 体或硬质颗粒作用引起的机械磨损。利用高压空气输送型砂或体或硬质颗粒作用引起的机械磨损。利用高压空气输送型砂或 高压水输送碎石时，管道内壁所产生的机械磨损是实例之一。高压水输送碎石时，管道内壁所产生的机械

37、磨损是实例之一。 流体侵蚀磨损是指由液流或气流的冲蚀作用引起的机械磨流体侵蚀磨损是指由液流或气流的冲蚀作用引起的机械磨 损。近年来，由于燃气涡轮机的叶片、火箭发动机的尾喷管这损。近年来，由于燃气涡轮机的叶片、火箭发动机的尾喷管这 样一些部位的破坏，才引起人们对这种磨损形式的特别注意。样一些部位的破坏，才引起人们对这种磨损形式的特别注意。 潘 海 兵 潘 海 兵 2021-6-2835 微动磨损 微动磨损发生在微动磨损发生在名义上相对静止名义上相对静止，实际上存在循环的微幅，实际上存在循环的微幅 相对滑动的两个紧密接触的表面上（如轴与孔的过盈配合面、相对滑动的两个紧密接触的表面上（如轴与孔的过盈配合面、 滚动轴承套圈的配合面、旋合螺纹的工作面、铆钉的工作面滚动轴承套圈的配合