摩擦磨损三章

1、摩擦学原理Principles of Tribology材料科修占工程修配第三章摩擦Frictioh _、摩擦 (Friction)增大摩擦的方法减小摩擦的方法磁悬浮列车气垫船金属的摩擦摩擦磨损润滑和密封失效是现代机械系统的主要失效原因。摩 擦内摩擦I外摩擦静摩擦I滑动摩擦I动摩擦I亠,1滚动摩擦益属摩擦副的运动状态I干摩擦一最不利（无润滑状态）dry friction其摩擦阻力最大，磨损最严重。金属摩擦副的运动状态I边病攀擦一虎低妥求(边界润滑状态)(boundary friction)边界膜温度对边界膜的影响很大。温度越高，边界膜越容易破坏。边界摩4最低要求（边界润滑状态）b)润滑油流动方

2、向单层分子边界膜的摩擦模型多层分子边界膜的摩擦模型金属摩擦副的运动状态I漩燃摩擦(流体润滑状态)(liquid friction)其摩擦系数最小，且不会产生磨损，是 理想的库擦状态。金属摩擦副的运动状态I混合摩擦(混合润滑状态)(mixed friction)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。古典摩擦定律古典摩擦定律I莱昂纳多达.IG阿蒙顿摩擦力计算公式:F=jnXP古典摩擦定律纠正 1、载荷、速度与摩擦力关系式F = (a + j?v)尹+摩擦副单位面积载荷abCd铸钢钢1.90.0060.1140.940.226220.0040.1100.970.216铸铁-铸

3、铁8.30.0220.0540.550.12530.30.0220.0740.590.110古典摩擦定律纠正1极小载荷2、3中等载荷 4一极大载荷滑动速度V古典摩擦定律纠正0.30.0.W羽公斤力a0.080.01。毁公斤力 卡8公斤力0.020.01500700 * 900 J iWe （转/分）0.W°一78公斤力0 100 1 300 d 500 TOOOO HOG 1300 "（M 分）0.07轨060.060.040.1oa.公斤力公斤力55公斤力图4-ig摩擦系数与滑动速度、压力的关系（45钢-青铜'干摩擦）图4-20摩擦系數与滑动速度、压力的关系 （4

4、5钢蠕墨铸铁，干摩擦（大气中）'三、摩擦理论 1、机械啮合理论（凹凸说）机械理论摩擦模型三、摩擦理论 2、分子理论Aa aip(触点的平均压力; /0原子接触数； x滑动距离；o o o o o b bi Z?3BJ /一晶体内原子间距离"(a)(b)三、摩擦理论分子作用模型三、摩擦理论 3、分子机械理论摩擦连接破坏的五种形式修正的粘着理论-粘着点长大T=Q犁沟分量一锥形球形滑块在软金属上产生的犁沟材料系数材料系数鸽1.55铜1.551-351.70锡2.40铁1.90铅2.90人们在生活中都有这样的经验，骑 自行车时，如果车胎打足了气，蹬起来 就省力；如果车胎瘪了，蹬起来就

5、费力。 这是为什么呢？I分析物理情景N设Ny对B点的力臂为k,即 Ny与G的水平距离为k,则 力矩：M=kNy=kG汉斯柯特滑移滚动摩擦理论一微观滑动滚动接触中的滑移区与未滑移区滚动摩擦理论一弹性滞后圆柱在平面上滚动1磨合磨损过程III时间fj一损品段一 稳定磨损阶段剧烈磨损阶III2.稳定磨损阶段一、典型的磨损过程（三阶段）在一定载荷作用下形成一个 稳定的表面粗糙度，且在以后 过程中，此粗糙度不会继续改 变，所占时间比率较小经磨合的摩擦表面加工硬化，形成了稳定的表面粗糙度，摩擦条件保 持相对稳定，磨损较缓，该段时间长短反映零件的寿命3、剧烈磨损阶段经稳定磨损后，零件表面破坏，运动副间隙增大一

6、动载、振动一润滑状态改变-温升f-磨损速度急剧上升-直至零件失效二、磨损分类：才艮据磨损机理可分为1）粘着磨损:形成：边界摩擦，载荷大，速度高，边界膜破坏，表 面尖峰接触。现象：形成材料转移。影响因素：材料硬度，表面粗糙度，载荷、速度、温度，不同材料配副。2）磨粒磨损/磨削形成：表面微峰或外界硬质颗粒进入摩擦面。现象：表面划伤或犁沟现象。影响因素：环境，表面硬度、粗糙度。3）疲劳磨损（也称疲劳点蚀）形成：接触应力反复作用。轴承、齿轮。现象：表层金属剥落，形成点蚀凹坑。 影响因素：表面硬度、粗糙度，润滑油粘度。4）流体磨粒、冲蚀磨损形成：一定速度的硬质微粒反复作用，表面受法向力 及切向力。燃气涡

7、轮机叶片、水轮机叶片。现象：表面疲劳，材料损失。影响因素：材料硬度5）腐蚀磨损电化学作用形成：空气中的酸、润滑油中的无机酸产生化学作用或 电化学作用。现象：表面腐蚀并磨损。影响因素:润滑油的腐蚀性。6）微动磨损形成：小振幅、大频率、点或线接触。现象：磨损面积小。影响因素:载荷。润滑剂、添加剂和润滑方法润滑剂:气体、液体、半固体和固体1. 润滑油 有机油、矿物油、合成油2、润滑脂 钙基润滑脂、钠基润滑脂、锂基润滑脂3. 固体润滑剂石墨、二硫化车目、氮化硼、蜡、聚氟乙烯、酚醛树脂、润滑油的粘度润滑油的粘度反映了润滑油在外力作用下抵抗剪切变形的能力， 也是内摩擦力大 小的标志。F = A-r式中 A

8、流体剪切面积厂流体剪切应力剪切应力丁与流体沿丿方向速度的梯度成正比，即4t = _dv/dy卬定义为流体的动力粘度 上式称为牛顿流体粘性定律，凡符合此定律的流体称为牛顿流体，否则称为非牛顿流体。除此以外，还有运动粘度和条件粘度（ 氏粘度）1)动力粘度"> 亠图示，长、宽、高各为lm的流体，如果使立方体顶面流体层相对 底面流体层产生lm/s的运动速度，所需要的外力F为1N时，则流 体的粘度可为lNs/m2,叫做“帕秒”,常用Pas表示。有时也用"(dyn s/cm2)泊PJ "厘泊cP”表示。流体的动力粘度换算关系：lPa> S=10P=1000cP2）

9、运动粘度V流体的动力粘度与同温度下的密度。的比 值，称为运动粘度：“二一,一P单位是cm?/叫做“斯”，常用St表不换算关系：lm2/s=104St=106cSt 矿物油p=850900kg/m33）条件粘度°EtIII恩氏粘度是相对粘度的一种，它是用200ml的粘性流体，在给定的温 度t下流经一定直径和长度的毛细管所需的时间，与同体积的蒸憎 水在20C时流经同样的毛细管所需时间的比值来衡量流体的粘性。（恩氏粘度用。£7表示）八润滑油的特性1、粘温特性润滑油的粘度随温度的 变化存在指数关系：产0仏/矿2、润滑油的粘压特性粘度和压力的关系近 似表示为： =%严v/(xl0-6

10、y(m2-s)2.502.753.001504.004505.006.007.00&(X)9.00 1012.5152025305075100150H2388500000Avooo5 00010 00020 00050 00020 30 40 50 60 70 80 90 100几种润滑油的粘温关系曲线frc03、油性一反映在摩擦表面的吸附性能（边界润滑和粗糙表面尤其重要）*4、闪点一瞬时燃烧和碳化的温度;燃点一长时间连续燃烧的温度（高温性能）； （低温启动性能）5、凝点一冷却，由液体转变为不能流动的临界温度6、极压性（EP），在重压下表面膜破裂的最大接触载荷，用Pb表示，（极限载荷）

11、7、酸值一限制润滑剂变质后对表面的腐蚀润滑油的选用:我国将柴油机润滑油按质量标准分为五个等级。（CA、CB、CC、CD、CE）其中农用运输车常用CC级润滑油,它又分为5W/30. 5W/40、10W/30、I0W/40、 10W/40、20W/40. 30、40等8种粘度型号。数值越大,润滑油的粘度越大。应根据不同的季节、地区和柴油 机的技术状态，选用不同牌号的润滑油。在保证可靠 润滑的前提下，为使发动机有效地发挥其效率，尽量 选用低牌号的润滑油。夏季可选用40CC级柴油机润滑 油，冬季可选用30CC级柴油机润滑油。对于新出厂的 柴油机，由于各运动件配合间隙较小，选用的润滑油 粘度可适当低一些

12、。1、润滑脂及其主要性能组成：基础油+稠化剂+添加剂+澎润土润滑脂的性能指标：针入度、滴点、析油量、 机械杂质、灰分、水分1)针入度软硬程度H(mm)/0.1 阻力大小、流动性强弱标准锥体，150g, 25 °C , 5s2）滴点固体9流体的温度转折点，表示耐热性3）防水性能；4）静音性能；5）种类A）钙基脂：抗水，适于轻中重载荷;B）钠基脂：高温，但不抗水;C）锂基脂:多用途，最好;D）铝基脂：高度耐水性，航运机械E）其它特种润滑脂（特种合成油、添加剂、 稠化剂等）API质量等级分类，汽油机油分为SA、SB、SC、SD、SE、SF、SG 柴油机油分为：CA、CB、CD、CE、CF加W的是冬季油，不加的是夏季油例如: 5W/30是冬夏通用油5牌号（运动粘度）5W/30意思代表既能满足冬季用5 号油，又能满足夏季30