第四章 摩擦、磨损及润滑概述

第四章摩擦、磨损及润滑概述

§4-1

摩擦§4-2

磨损§4-3

润滑剂、添加剂和润滑方法§4-4

流体润滑原理简介目录概述摩擦：磨损：润滑：互相接触的两物体在外力作用下产生相对运动时，在接触面上产生阻止它们运动的现象。摩擦过程中的能量损耗和表面物质丧失和迁移。在相对运动的表面之间加入润滑剂，形成一种薄膜把两表面分开。研究摩擦、磨损和润滑的科学技术称为摩擦学（TRIBOLOGY）。据统计，世界总能源的1/2消耗在摩擦、磨损上，大约80%机械零件的损坏是由摩擦、磨损引起的，而润滑是减少摩擦磨损、节能降耗的有效措施。§4-1摩擦外摩擦、内摩擦、摩擦系数(f=Ff/N)

；滑动摩擦、滚动摩擦(滑动摩擦力的1/15~1/20）；静摩擦、动摩擦（动摩擦系数小于静摩擦系数）；干摩擦、流体摩擦、边界摩擦、混合摩擦、超润滑；摩擦状态判断(表面轮廓的均方根偏差Rq

，算术平均偏差Ra。Rq≈1.20~1.25Ra):

干摩擦机械理论；分子理论分子-机械理论粘附理论（摩擦理论）§4-2磨损磨损多数是有害的磨合阶段稳定磨损阶段剧烈磨损阶段时间磨损量毁坏工作表面、影响机械功能、消耗材料和能量、降低机器寿命；但也可以利用，如机器跑合、锉削、磨削、研磨等。典型磨损过程磨损机理粘附磨损（轻微磨损、涂抹、擦伤、胶合）磨粒磨损（二体磨粒磨损、三体磨粒磨损）疲劳磨损（点蚀、剥落）冲蚀磨损（流体磨粒磨损、流体侵蚀磨损）腐蚀磨损（氧化磨损、特殊介质腐蚀磨损）微动磨损（复合磨损）粘附磨损摩擦表面的轮廓峰在相互作用的各点处发生冷焊，在相互滑动时，材料从一个表面迁移到另一个表面的现象。胶合磨粒磨损硬的颗粒或硬的凸起物在摩擦过程中引起物体界面材料脱落的现象。二体磨粒磨损三体磨粒磨损疲劳磨损由于摩擦表面材料微体积在重复变形时疲劳破坏引起的机械磨损，使表面金属脱落而形成麻点状凹坑。§4-3润滑剂、添加剂和润滑方法（一）润滑剂润滑剂有气体、液体、半固体和固体四种类型。润滑油：动力粘度、运动粘度、条件粘度、粘温特性、粘压特性、润滑性、极压性、闪点、凝点、氧化安定性；油的牌号；润滑脂：针入度、滴点、胶体安定性；添加剂：清净分散剂、抗氧剂、增粘剂；润滑方法：滴油润滑、油环润滑、飞溅润滑、压力循环润滑、油雾润滑、油气润滑。点击公式看图动力粘度（绝对粘度）粘度是液体分子间相对运动时所产生的阻力，动力粘度为牛顿粘性定律中的比例常数。动力粘度的单位为泊（P），由牛顿粘性定律导出。实际中用厘泊（cP）作单位。1厘泊（cP）=10-2泊（P）动力粘度的工程单位或国际单位为“帕·秒（Pa·S）”1Pa·S=1N·S/m2=10P=103cP1m1m1mFt=1Nu=1m/s运动粘度运动粘度是动力粘度与同温度下油密度的比值。运动粘度的单位是斯和厘斯。1斯（st）=1cm2/s=10-4m2/s1厘斯（cst）=10-2斯=10-6m2/s在工程单位或国际单位制中运动粘度的单位为m2/s1m2/s=104st=106cst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，通过测定润滑油穿过规定孔道的时间来进行计量的粘度。我国常用恩氏度（oEt）作为条件粘度单位。200mL试油，在规定温度（20℃、50℃或100℃）下从恩氏粘度计流出所需的时间与蒸馏水在20℃流出相同体积所需的时间（S）之比称为恩氏粘度。在试验过程中，试油流出应成为连续的线状。恩氏粘度计油的牌号运动粘度是润滑油划分粘度等级的依据，也是选油和用油的依据。我国国家标准规定以40℃时运动粘度的中心值划分粘度等级（参见表4-1）。牌号举例：L--AN32粘度等级品种（精制矿物油）类别（润滑剂）FSLWBC燃料溶剂和化工原料润滑剂和有关产品蜡沥青焦GB粘度牌号ISO粘度牌号运动粘度中心值cSt(mm2/s)40℃运动粘度范围cSt(mm2/s)40℃N2ISOVG22.21.98~2.42N3ISOVG33.22.88~3.52N5ISOVG54.64.14~5.06N7ISOVG76.86.12~7.48N10ISOVG10109.00~11.0N15ISOVG151513.5~16.5N22ISOVG222219.8~24.2N32ISOVG323228.8~35.2N46ISOVG464641.4~50.6N68ISOVG686861.2~74.8N100ISOVG10010090.0~110N150ISOVG150150135~165N220ISOVG220220198~242N320ISOVG320320288~352N460ISOVG460460414~506N680ISOVG680680612~748N1000ISOVG10001000900~1100N1500ISOVG150015001350~1500石油产品总分类针入度（稠度）针入度的大小表明润滑脂在外力作用下变形的程度和流动性的强弱。针入度越小，表明润滑脂越稠。润滑脂的针入度在200~300的范围，若针入度大于400，则为流体而失去可塑性。牌号0123456789针入度(25°C,1.5N,1/10毫米)355~385310~340265~295220~250175~205130~16085~11560~8035~5510~30国产润滑脂牌号是按针入度分级的。（二）添加剂润滑油中加入的添加剂分量很少（百分之几到百万分之几），但作用巨大：①提高润滑剂的油性、极压性和在极端工作条件下更有效工作的能力；②推迟润滑剂的老化变质，延长其正常使用寿命；③改善润滑剂的物理性能，如降低凝点、消除泡沫、提高粘度和改进粘温特性等。（三）润滑方法

1.油润滑

间歇式供油——用于小型、低速或间歇运动的轴承，靠手工用油壶或油枪向注油杯内注油。连续式供油——用于重要的轴承。旋套式注油杯压配式注油杯（1）滴油润滑针阀油杯油芯油杯（2）油环润滑2.脂润滑使用旋盖式油脂杯时，旋动上盖即可将润滑脂挤入轴承中。也可使用油枪向轴承补充润滑脂或泵送。（3）飞溅润滑

利用转动件（如齿轮）或曲轴的曲柄等将润滑油溅成油星以润滑轴承。（4）压力循环润滑

用油泵进行压力供油润滑。旋盖式油脂杯油雾润滑

油雾是指在高速空气喷射流中悬浮的油颗粒。油雾润滑系统是将由管线引来的干燥压缩空气通入油雾发生器，利用文氏（Venturi）管或涡旋效应，借助压缩空气载体将润滑油雾化成悬浮在高速空气（约6m/s以下，压力约为2.5~5KPa）喷射流中的微细油颗粒，形成干燥油雾，再用润滑点附近的凝缩嘴，使油雾通过节流达到0.1MPa压力，速度提高到40m/s以上．形成的湿油雾直接引向各润滑点表面，形成润滑油膜，而空气则逸出大气中．油雾润滑系统的油雾颗粒尺寸一般为1~3μm，空气管线压力为0.3~0.5MPa，输送距离一般不超过30m。将单独供送的润滑剂和压缩空气进行混和并形成紊流状的油气混和流后再供送到润滑点，这个过程就是油气润滑。异质物体或系统中各存在分界面的独立物质称之为相.自然界常见的物质有三相即固相、液相和气相。油气就是一种两相流。单相流体油和单相流体压缩空气混和后就形成了两相油气混合流，两相油气混合流中油和压缩空气并不真正融合，而是在压缩空气的流动作用下，带动润滑油沿管道内壁不断地螺旋状流动并形成一层连续油膜，最后以精细的连续油滴的方式喷到润滑点。

油气润滑油气润滑系统的基本结构油气润滑系统的作用是形成油气并对油气进行输送及分配，对应地一套油气润滑系统由以下所列的所有或某几个部分组成：－供油及油量分配部分－供气部分－油气混合部分－油气输送、分配及监控部分－电控装置－可能的话，油的回收及再利用油气润滑的典型应用1.高负荷及高速运行的各种类型的轧机及其附属设备的轴承：－冷热轧普通钢或不锈钢板带轧机－线材或棒材轧机－冷热轧有色金属板带轧机（铝板、铝箔、铜带）－矫直机、拉伸弯曲矫直机、平整机、光整机－各类矫直辊、张力辊、夹送辊、转向辊、板形辊、跳动辊等等2.高温场合运行的轴承：－连铸－连续退火机组、热镀锌、热镀锡等－推钢机、各类辊道、冷床、热活套等－冶炼、造纸、化工及食品加工的高温区域3.轴承受有化学侵蚀性流体危害的场合，如－酸洗、碱洗设备－涂镀、钝化设备－处于水、乳化液、切削液、危险流体或有害气体中运行的设备4.各类磨床高速主轴油气润滑的典型应用5.齿轮尤其是大型开式齿轮，如－球磨机－回转窑－各式齿轮箱6.滑动面：如烧结机台车滑板、各种导轨等7.机车轮缘及轨道油气润滑的典型应用§4-4流体润滑原理简介流体动压润滑：靠两表面的相对运动产生膜内压力（影响因素：速度、粘度、楔形及流向）。（刚性）流体动压润滑：粘度为常数，轴承表面为刚性。（面接触：滑动轴承等）；弹性流体动压润滑：粘度及表面均为变量。（点、线接触：齿轮、滚动轴承、轮胎等）1-运动件；2-封油面；3-油腔；

4-承导件；5-补偿元件；6-液压泵流体静压润滑：油泵供压，可低粘度、低精度、高载荷、低速度、高响应、刚性好、费用高。比较流体动压润滑：流体膜较厚，可以流动。摩擦系数0.008~0.04。（刚性）流体动压润滑膜厚1-100μm，与粘度成正比；弹性