第3章 摩擦、磨损与润滑概述

第3章摩擦、磨损与润滑概述3.1摩擦3.2磨损3.3润滑剂、添加剂和润滑方法3.4

流体润滑原理简介3.1摩擦一、概述世界上使用的能源大约有1/3~1/2消耗于摩擦。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。关于摩擦、磨损与润滑的学科构成了摩擦学(Tribology)。

摩擦是相对运动的物体表面间的相互阻碍作用；

磨损是由于摩擦而造成的物体表面材料的损失或转移；

润滑是减轻摩擦和磨损所应采取的措施。3.1摩擦二、４种滑动摩擦状态干摩擦边界摩擦１.干摩擦：表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属接触时的摩擦。２.边界摩擦：吸附在摩擦表面的边界膜(物理吸附膜或化学反应膜)的摩擦。3.1摩擦二、４种滑动摩擦状态流体摩擦混合摩擦４．混合摩擦：摩擦表面间处于边界摩擦和流体摩擦的混合状态。混合摩擦能有效降低摩擦阻力，摩擦系数比边界摩擦时要小得多。３．流体摩擦：摩擦表面被流体膜隔开，流体内部分子间粘性阻力的摩擦。流体摩擦时的摩擦系数最小，且不会有磨损产生，是理想的摩擦状态。边界摩擦和混合摩擦，统称为不完全液体摩擦。3.2磨损零件的磨损过程可分为三个阶段，即：磨合阶段新零件开始使用的这一阶段，磨损率较高。稳定磨损阶段属于零件正常工作阶段，磨损率稳定且较低。剧烈磨损阶段属于零件即将报废的阶段，磨损率急剧升高。3.2磨损磨粒磨损

简称磨损，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。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在摩擦表面引起的磨损。微动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。粘附磨损也称胶合，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“冷焊”，在相对运动时，材料从一个表面迁移到另一个表面，形成粘附磨损。疲劳磨损也称点蚀，是由于摩擦表面材料微体积在交变摩擦力作用下，反复变形所产生的材料疲劳所引起的磨损。

磨损机理与分类，大体上可概括为：腐蚀磨损

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。3.2磨损磨粒磨损/磨削疲劳磨损/疲劳点蚀粘着磨损冲蚀磨损腐蚀磨损-电化学作用微动磨损形成表面微峰或外界硬质颗粒进入摩擦面。接触应力反复作用。如轴承、齿轮。边界摩擦，载荷大，速度高，边界膜破坏，表面尖峰接触。一定速度的硬质微粒反复作用，表面受法向力及切向力。如水轮机叶片。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。小振幅、大频率、点或线接触。现象表面划伤或犁沟现象。表层金属剥落，形成点蚀凹坑。形成材料转移。表面疲劳，材料损失。表面腐蚀并磨损。磨损面积小。影响因素环境，表面硬度、粗糙度。表面硬度、粗糙度，润滑油粘度。材料硬度，表面粗糙度，载荷、速度、温度，不同材料配副。材料硬度环境、润滑油的腐蚀性。载荷。3.3润滑剂、添加剂和润滑方法一、润滑剂

润滑油：动植物油、矿物油、合成油、各种乳剂。粘度有很多，如：动力粘度η、运动粘度ν、条件粘度ηE等。润滑油的牌号与运动粘度有一定的对应关系，如：牌号为L-AN10的油在40℃时的运动粘度大约为10cSt。粘度—是润滑油的主要质量指标，粘度值越高，油越稠，反之越稀；粘度可定性地用来描述润滑油的流动阻力。油性—极性分子与金属表面形成吸附形成边界油膜的能力。（低速重载或润滑不良）氧化稳定性—氧化生成硫、氯、磷的酸性化合物的性能。极压性—加入有机极性化合物后形成化学反应边界膜的性能。（低速重载及高温）凝点—不能再自由流动时所达到的最高温度。

闪点—加热所蒸发出的油气遇到火焰能发出闪光时的最低温度。（工作温度低30-400）3.3润滑剂、添加剂和润滑方法一、润滑剂

润滑脂

固体润滑剂润滑脂的主要质量指标是：滴点—决定工作温度。（标准测量杯，工作温度至少应低于200。）：润滑油+稠化剂（如钙、锂、钠的金属皂）：石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯等。锥入度—反映其稠度大小。（内阻力，流动性。）牌号—锥入度的等级。

气体润滑剂：任何气体，常用空气，气体轴承。3.3润滑剂、添加剂和润滑方法提高油性、极压性延长使用寿命推迟老化改善物理性能添加剂的作用油性添加剂极压添加剂分散净化剂消泡添加剂抗氧化添加剂降凝剂增粘剂添加剂的种类

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润滑剂性能改善起巨大作用的物质。二、添加剂3.3润滑剂、添加剂和润滑方法润滑油润滑在工程中的应用最普遍，常用的供油方式有：(间歇式，连续式)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

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。三、润滑方法浸油与飞溅润滑喷油润滑3.3润滑剂、添加剂和润滑方法三、润滑方法常用的润滑装置3.3润滑剂、添加剂和润滑方法三、润滑方法常用的润滑装置3.3润滑剂、添加剂和润滑方法三、润滑方法常用的润滑装置3.4流体润滑原理简介一、流体动力润滑压力流：进入楔形间隙的过剩油量，被挤压，产生一种因压力而引起的流动。楔效应：具有一定粘性的流体流入楔形收敛间隙而产生的压力的效应。3.4流体润滑原理简介二、弹性流体动力润滑高副接触中，两摩擦表面间接触压力很大，摩擦表面会出现不能忽略的局部弹性变形。压力较高，润滑剂的粘度也会发生变化。求解油膜压力分布、润滑膜厚度分布等问题时，必须考虑：

1）摩擦表面的局部弹性变形；