第4章 磨擦、磨损及润滑

机械设计A机械基础教学部孙书民第4章磨擦、磨损及润滑

摩擦学（Tribology）§4—1摩擦

摩擦：内摩擦、外摩擦

静摩擦、动摩擦

1/3~1/2，30%，80%金属摩擦副的滑动摩擦：

干摩擦—最不利

边界摩擦—最低要求

流体摩擦混合摩擦

影响摩擦的主要因素1表面膜的影响大气氧化膜、油污膜或认为的表面膜，这些表面膜的存在会使摩擦系数降低。2摩擦副材料性质的影响。互溶性较大的摩擦副较易粘着，摩擦系数较大；反之较小。材料硬度也有影响，硬度较大摩擦系数较小。3摩擦副表面粗糙度的影响表面粗糙度越大，摩擦系数越大4摩擦表面间润滑的影响干摩擦〉0.1；边界摩擦、混合摩擦0.01—0.1；流体摩擦0001—0.008一、干摩擦

摩擦理论：

库仑公式

新理论：分子—机械理论、能量理论、粘着理论简单粘着理论：

二、边界摩擦（边界润滑）

物理吸附膜如图

常温、轻载、低速

化学吸附膜

中等载荷、速度和温度

化学反应膜

重载、高速和高温

三、混合摩擦（润滑）

膜厚比

λ越大，油膜承载比例大，，f越小

四、流体摩擦（润滑）

膜厚比λ>5

全液体摩擦

一、磨损的类型1、粘着磨损

2、磨粒磨损

3、表面疲劳磨损

4、腐蚀磨损

§4—2磨损磨损是摩擦的必然结果。二、典型的磨损过程1、磨合磨损过程

2、稳定磨损阶段

3、急剧磨损阶段

在一定载荷作用下形成一个稳定的表面粗糙度，提高表面贴合程度，延长机器寿命；开始时磨损速度很快，随后逐渐减慢，直至进入稳定磨损阶段。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经稳定磨损后，零件表面破坏，运动副间隙增大→动载振动→润滑状态改变→温升↑→磨损速度急剧上升→直至零件失效三、减小磨损措施1正确选择材料2进行有效润滑3采取适当的表面处理A表面强化b表面涂敷，如刷镀、喷涂4改进结构设计，提高加工精度和装配精度5正确使用、维修、保养性能指标：

1）粘度

2）油性

3）凝点

4）闪点和燃点

5）极压性能

6）氧化稳定性

2、润滑脂

钙基润滑脂、钠基润滑脂、锂基润滑脂

性能指标：

1）针入度

2）滴点

3）安定性

3、固体润滑剂

石墨、二硫化钼、氮化硼、蜡、聚氟乙烯、酚醛树脂

§4—3润滑

一、润滑剂及主要性能

1、润滑油

有机油、矿物油、合成油4、气体润滑剂

1、粘度常用单位

（1）动力粘度η

单位：N·s/m2

（2）运动粘度v

物理单位：cm2/s，—1St（斯）

（3）条件粘度（相对粘度）—恩氏粘度

A粘度既流体抵抗变形的能力，表征流体内摩擦阻力的大小把200cm3的油在规定的温度下（20，50，100），流过恩氏粘度计小孔所需的时间，与同体积蒸馏水在20度时流过同一小孔所需时间的比值。表示。二、润滑油的性能指标

2、影响润滑油粘度的主要因素

（1）温度

润滑油的粘度随着温度的升高而降低粘度指数VI

（2）压力

P>5MP时，随P↑→ηP↑B油性润滑油在金属表面上的吸附能力。吸附能力强，油性好C凝固点润滑油在规定条件下，不能自由流动所达到的最高温度。是低温工作条件下的一个重要指标。润滑油在标准仪器中加热蒸发出的油气，一遇到火焰既能发出闪光时的最低温度，称为闪点。闪光时间长达5秒，此时的油温称为燃点。通常油的工作温度比闪点低。D闪点和燃点润滑油在高温高压下与摩擦表面生成一种反映膜，防止表面粘着和擦伤的性能。E极压性能在常温下润滑油不活泼，但在高温下，会发生氧化。F氧化稳定性三、润滑脂的性能指标A针入度表征润滑脂的稀稠程度。一个重1.5N的标准锥体，于25度恒温下，由润滑脂表面经5秒后刺入的深度。（以0.1mm计）B滴点润滑油受热后开始滴落的温度。工作条件应低于滴点20~40度，甚至40~60度。C安定性润滑脂在储存和使用过程中维持润滑性能温能力。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）四、添加剂作用越来越大，在润滑脂、合成油中不加添加剂，则润滑很差或没有润滑作用种类繁多：１）油性添加剂，极性分子结构；２）抗磨／极压（EP）添加剂３）抗氧化／腐蚀添加剂；４）洁净分散剂，汽车中５）防锈剂６）降凝剂７）增粘剂８）消泡剂－－液压油

9）纳米添加剂－－新材料五、润滑油、脂的润滑方式1）手工润滑；2）滴油润滑；3）油绳、油垫润滑；4）喷雾润滑；5）油气润滑；7）油杯、油盘润滑；8）压力供油、喷油润滑6）油浴、飞溅润滑；循环润滑系统全损耗润滑系统全损耗润滑系统手工润滑、滴油润滑油垫润滑、喷雾润滑

全损耗润滑系统

油浴润滑、油环润滑、压力供油润滑

2）相