第04章摩擦

1、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 世界上使用的能源的大约有世界上使用的能源的大约有 1/31/31/21/2消耗在各种形式消耗在各种形式的摩擦中，机械中的零件因磨损报废；摩擦也有有的摩擦中，机械中的零件因磨损报废；摩擦也有有利的一面，如：汽车行驶、飞机着陆、刹车、机械夹具、利的一面，如：汽车行驶、飞机着陆、刹车、机械夹具、带传动、摩擦轮传动、无级变速器等等。带传动、摩擦轮传动、无级变速器等等。摩擦摩擦：一物体与另一物体直接接触，当两者间有运动或有：一物体与另一物体直接接触，当两者间有运动或有运动趋势时，接触表面要产生切向阻力（即摩擦力），这运动趋

2、势时，接触表面要产生切向阻力（即摩擦力），这种现象成为摩擦。种现象成为摩擦。磨损磨损：使摩擦表面物质的流失或转移称为磨损。单位时间里的磨：使摩擦表面物质的流失或转移称为磨损。单位时间里的磨损量称为磨损率。损量称为磨损率。润滑润滑：在摩擦面内加入物质使两表面分开，以减速小摩擦、磨：在摩擦面内加入物质使两表面分开，以减速小摩擦、磨损的方法称为润滑。损的方法称为润滑。 摩擦是现象，磨损是结果，润滑是改善摩擦、磨损的手段。摩擦是现象，磨损是结果，润滑是改善摩擦、磨损的手段。摩擦摩擦 发生在物质内部的阻碍发生在物质内部的阻碍分子之间分子之间运动的摩擦。运动的摩擦。 两接触两接触物体之间物体之间发生相对滑

3、动或滑动趋势时，发生相对滑动或滑动趋势时， 在接触表面产生的阻碍相对滑动的摩擦。在接触表面产生的阻碍相对滑动的摩擦。摩擦摩擦只有滑动趋势的摩擦。只有滑动趋势的摩擦。动摩擦动摩擦滚动摩擦滚动摩擦滑动摩擦滑动摩擦干摩擦干摩擦边界摩擦边界摩擦混合磨擦混合磨擦流体摩擦流体摩擦按摩擦的机理的分类按摩擦的机理的分类按运动形式摩擦分类按运动形式摩擦分类内摩擦内摩擦外摩擦外摩擦静摩擦静摩擦4-1 摩摩 擦擦滑动摩擦的四种状态滑动摩擦的四种状态1 1、干摩擦、干摩擦 指表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属接触时的摩擦。指表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属接触时的摩擦。干摩擦特点：摩擦系数一般在干摩擦特点：摩擦系数

4、一般在 f = 0.1 数量级，阻力大、数量级，阻力大、磨损重、发热高、易胶合、寿命短。磨损重、发热高、易胶合、寿命短。nfFF nF2 2、边界摩擦、边界摩擦 两金属表面间由于润滑油与金属表面的吸附作用，在金属两金属表面间由于润滑油与金属表面的吸附作用，在金属表面形成极薄的油膜（边界膜）将金属表面隔开，但高峰部分表面形成极薄的油膜（边界膜）将金属表面隔开，但高峰部分仍将相互搓削，此时的摩擦称为边界摩擦。仍将相互搓削，此时的摩擦称为边界摩擦。摩擦系数一般在摩擦系数一般在f=0.01左右。左右。边界摩擦边界摩擦边界膜边界膜物理吸附膜物理吸附膜化学吸附膜化学吸附膜化学反应膜化学反应膜3 3、流体摩

5、擦、流体摩擦 两金属表面完全被液体隔两金属表面完全被液体隔开，只有液体间的摩擦。此时开，只有液体间的摩擦。此时摩擦只发生在流体内部，摩擦摩擦只发生在流体内部，摩擦系数一般在系数一般在f 流流=10-3数量级。数量级。液体摩擦4 4、混合摩擦、混合摩擦 摩擦面间同时存在着边界摩擦和流体摩擦的混合状摩擦面间同时存在着边界摩擦和流体摩擦的混合状态。一般摩擦系数为态。一般摩擦系数为 f =0.01-0.001=0.01-0.001数量级。数量级。 滑动摩擦的摩擦状态大致可以用膜厚比滑动摩擦的摩擦状态大致可以用膜厚比来估计。来估计。 21minaaRRh 1 为边界摩擦状态；为边界摩擦状态；51 为混合

6、摩擦状态；为混合摩擦状态；5 为流体摩擦状态。为流体摩擦状态。时间时间一、磨损过程一、磨损过程磨损大致分为三个阶段：磨损大致分为三个阶段： 剧烈磨损剧烈磨损1 1、磨合阶段、磨合阶段2 2、稳定磨损阶段、稳定磨损阶段3 3、剧烈磨损阶段、剧烈磨损阶段二、磨损种类二、磨损种类按磨损机理分为以下几种：按磨损机理分为以下几种： 1 1、粘附磨损、粘附磨损（胶合磨损）（胶合磨损）零件表面破坏，运动副间隙增大零件表面破坏，运动副间隙增大动载振动动载振动润滑状态改变润滑状态改变温升温升磨损速度急剧上升磨损速度急剧上升直至零件失效直至零件失效在设计或使用机器时，应该力求缩短磨合期，延长稳定磨损，推在设计或使

7、用机器时，应该力求缩短磨合期，延长稳定磨损，推迟剧烈磨损的到来。为此就必须对形成磨损的机理有所了解。迟剧烈磨损的到来。为此就必须对形成磨损的机理有所了解。4-1 磨磨 损损磨损量磨损量磨合磨合稳定磨损稳定磨损2 2、疲劳磨损（点蚀）、疲劳磨损（点蚀）3 3、磨粒磨损、磨粒磨损这是最常见的这是最常见的磨损形式磨损形式，占总磨损数的，占总磨损数的50%50%。4 4、腐蚀磨损、腐蚀磨损 在摩擦过程中，与周围介质发生化学反应或电化在摩擦过程中，与周围介质发生化学反应或电化学反应的磨损。学反应的磨损。5 5、流体磨粒磨损和流体侵蚀磨损、流体磨粒磨损和流体侵蚀磨损流体磨粒磨损：流体磨粒磨损：是指由流动的

8、液体或气流中所夹带的硬质是指由流动的液体或气流中所夹带的硬质颗粒作用引起的机械磨损。颗粒作用引起的机械磨损。侵蚀磨损（冲蚀磨损）：侵蚀磨损（冲蚀磨损）：由液流或气流的冲蚀作用引的机由液流或气流的冲蚀作用引的机械磨损。械磨损。4-3 润滑剂、添加剂和润滑方法润滑剂、添加剂和润滑方法 一、润滑剂的作用一、润滑剂的作用二、润滑剂二、润滑剂润滑剂润滑剂气体润滑剂气体润滑剂液体润滑剂液体润滑剂固体润滑剂固体润滑剂半固体润滑剂半固体润滑剂 降低摩擦功耗，减少摩擦、磨损。同时还起冷却、吸振、防降低摩擦功耗，减少摩擦、磨损。同时还起冷却、吸振、防锈等作用。润滑油膜还具有缓冲、吸振作用。使用膏状的润滑锈等作用。

9、润滑油膜还具有缓冲、吸振作用。使用膏状的润滑脂，起到密封作用。脂，起到密封作用。 1 1、润滑油、润滑油 润滑油润滑油有机油：动物油、植物油有机油：动物油、植物油矿物油：价格低廉、用途广。矿物油：价格低廉、用途广。化学合成油化学合成油润滑油的评定指标润滑油的评定指标 1 1）粘度）粘度：衡量流体内摩擦阻力大小的指标。：衡量流体内摩擦阻力大小的指标。 粘度是润滑油的主要质量指标，其值越高，油越稠，反之越稀。粘度是润滑油的主要质量指标，其值越高，油越稠，反之越稀。 粘度的种类有很多，如：动力粘度的种类有很多，如：动力粘度、运动粘度、条件粘度等。粘度、运动粘度、条件粘度等。 动力粘度动力粘度： 呈层

10、流分布，层与层之间的摩呈层流分布，层与层之间的摩擦剪应力擦剪应力应满足如下关系：应满足如下关系： yv 此式称为牛顿液体流动定律。此式称为牛顿液体流动定律。 比例常数比例常数，流体动力粘度。表征液体内摩擦阻力大小。，流体动力粘度。表征液体内摩擦阻力大小。 单位：国际单位：单位：国际单位： Pa.sPa.s（帕（帕. .秒）秒） 运动粘度运动粘度 smmkgsPa/ )/()(23 绝对单位制中：绝对单位制中：St(斯斯=cm2/s)或或 cSt(厘斯厘斯)注：运动粘度为工程中常用。国家标准注：运动粘度为工程中常用。国家标准GB443-84GB443-84规定，规定，润滑油在润滑油在4040的运

11、动粘度中心值作为润滑的牌号。的运动粘度中心值作为润滑的牌号。 例如：牌号例如：牌号L-AN5L-AN5润滑，在润滑，在4040时其运动粘度为时其运动粘度为5.06cSt.5.06cSt.粘度 摩擦力发热 条件粘度条件粘度 是在一定条件下，利用某种规格的粘度计，通过测定是在一定条件下，利用某种规格的粘度计，通过测定润滑油穿过规定孔道的时间来进行计量的粘度。润滑油穿过规定孔道的时间来进行计量的粘度。 单位：恩氏度（单位：恩氏度（E Et t） 运动粘度与恩氏度的换算关系可能见运动粘度与恩氏度的换算关系可能见P54式（式（4-5） 粘度与温度的关系：粘度与温度的关系：温度温度粘度粘度（P54图图4-

12、7）粘度与压力的关系：粘度与压力的关系：压力压力粘度粘度，其关系为：其关系为： 压压系系数数。润润滑滑油油的的粘粘时时润润滑滑油油的的动动力力粘粘度度。在在压压为为为为时时的的动动力力粘粘度度。在在压压力力 apppPpe50010 转速高、压力小时，油的粘度应低一些；转速高、压力小时，油的粘度应低一些；反之，粘度应高一些。反之，粘度应高一些。高温时，粘度应高一些；低温时，粘度可低一些。高温时，粘度应高一些；低温时，粘度可低一些。粘度选择原则：粘度选择原则：ppe 0 2)2)润滑性（油性）润滑性（油性） 润滑性是指润滑性是指油吸附于摩擦表面的性能油吸附于摩擦表面的性能，边界润滑取，边界润滑取

13、决于油的吸附能力决于油的吸附能力。 物理膜物理膜3 3）极压性）极压性 极压性能是润滑油中加入硫、氯、磷的有机极性极压性能是润滑油中加入硫、氯、磷的有机极性化合物事，油中极性分子在金属表面生成抗磨、耐高化合物事，油中极性分子在金属表面生成抗磨、耐高压的化学反应边界膜。压的化学反应边界膜。（化学膜）（化学膜）4 4）闪点）闪点 润滑润滑油蒸汽遇到火焰发出闪光时的最低温度，称油蒸汽遇到火焰发出闪光时的最低温度，称为油的闪点。为油的闪点。 闪点是衡量油的易燃性指标。闪点是衡量油的易燃性指标。 通常使油的工作温度比油的闪点低通常使油的工作温度比油的闪点低30304040。5 5）凝点）凝点 指润滑油在

14、规定的条件下，不能再自由流动时所指润滑油在规定的条件下，不能再自由流动时所达到的最高温度。是低温工作机器的重要指标。达到的最高温度。是低温工作机器的重要指标。6 6）氧化稳定性）氧化稳定性 在高温气体中，油发生氧化生成硫、氯、磷的酸在高温气体中，油发生氧化生成硫、氯、磷的酸性化合物，这种物质腐蚀金属，加剧金属的磨损。性化合物，这种物质腐蚀金属，加剧金属的磨损。 特点：无流动性，可在滑动表面形成一层薄膜，特点：无流动性，可在滑动表面形成一层薄膜， 承载能力大，但性能不稳定，摩擦功耗大承载能力大，但性能不稳定，摩擦功耗大 。 适用场合适用场合 ：要求不高、难以经常供油，或者低速重载、：要求不高、难

15、以经常供油，或者低速重载、温度变化不大等轴承中。温度变化不大等轴承中。2 2 润滑脂润滑脂 润滑脂润滑脂= =润滑油润滑油+ +稠化剂（如钙、锂、钠的金属皂）稠化剂（如钙、锂、钠的金属皂） 润滑脂是膏状物，不易流动，可保持在摩擦表面上。润滑脂是膏状物，不易流动，可保持在摩擦表面上。分类：分类：钙基润滑脂钙基润滑脂钠基润滑脂钠基润滑脂锂基润滑脂锂基润滑脂铝基润滑脂铝基润滑脂润滑脂的主要性能指标润滑脂的主要性能指标： 1 1）锥入度（稠度）锥入度（稠度） 重重1.5N1.5N的标准锥体，于的标准锥体，于2525恒温下，由润滑脂表面恒温下，由润滑脂表面经经5s5s后刺入的深度。它标志着润滑脂内阻力的

16、大小和流后刺入的深度。它标志着润滑脂内阻力的大小和流动性的强弱动性的强弱, ,反映其稠度大小。反映其稠度大小。 2 2）滴点）滴点 在规定的加热条件下，润滑脂从标准测量杯的孔口在规定的加热条件下，润滑脂从标准测量杯的孔口滴下第一滴时的温度叫润滑脂的滴点。滴点决定了润滑滴下第一滴时的温度叫润滑脂的滴点。滴点决定了润滑油的工作温度。油的工作温度。3 3、固体润滑剂、固体润滑剂 其特点其特点是是可以在滑动表面形成固体膜。可以在滑动表面形成固体膜。适用于有特殊要适用于有特殊要求的场合，如环境清洁要求处、真空中或高温中。常用类型求的场合，如环境清洁要求处、真空中或高温中。常用类型有二硫化钼，碳有二硫化钼

17、，碳石墨，聚四氟乙烯等。石墨，聚四氟乙烯等。通常将其通常将其涂敷、粘涂敷、粘结或烧结在轴瓦表面；制成复合材料，依靠材料自身的润滑结或烧结在轴瓦表面；制成复合材料，依靠材料自身的润滑性能形成润滑膜。性能形成润滑膜。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 用于低速 用于高速浸油与飞溅润滑喷油润滑三、润滑方法三、润滑方法油润滑常见润滑装置油润滑常见润滑装置1 1、间歇式供油装置、间歇式供油装置 适用于小型、低速或间歇适用于小型、低速或间歇运动的装置。在需润滑的部位运动的装置。在需润滑的部位安装油杯。一般用油壶或油枪安装油杯。一般用油壶或油

18、枪将润滑油注入油杯。将润滑油注入油杯。压配式注油杯压配式注油杯旋套式注油杯旋套式注油杯油芯油杯油芯油杯针阀油杯针阀油杯2 2、连续供油装置、连续供油装置 对于重要的装置必须采用对于重要的装置必须采用连续供油的方法。常用的连连续供油的方法。常用的连续供油如：针阀油杯和油芯续供油如：针阀油杯和油芯油杯等。油杯等。脂润滑常见润滑装置脂润滑常见润滑装置 油脂润滑常用于运转速度较低的场合，将润滑脂涂抹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。于需润滑的零件上。润滑脂还可以用于简单的密封。 脂润滑只能采用间歇式供应润滑脂的方式。常用旋盖脂润滑只能采用间歇式供应润滑脂的方式。常用旋盖式油脂杯作为润滑装置。式油脂杯作为润滑装置。4-4 流体润滑原理简介 流体动力润滑形成的流体动力润滑形成的必要条件