机械设计基础第二章摩擦、磨损及润滑课件

第二章摩擦、磨损及润滑

§2—1摩擦与磨损

各类机器在工作时，其各零件相对运动的接触部分都存在着摩擦，摩擦是机器运转过程中不可避免的物理现象。摩擦不仅消耗能量，而且使零件发生磨损，甚至导致零件失效。据统计，世界上l／3~1／2的能源消耗在摩擦上，而各种机械零件因磨损失效的也占全部失效零件的一个以上。磨损是摩擦的结果，润滑则是减少摩擦和磨损的有力措施，这三者是相互联系不可分割的。2/6/20231课件根据摩擦副表面间的润滑状态将摩擦状态分为四种：一、摩擦及其分类1.干摩擦：两物体滑动表面无任何润滑剂或保护膜2.液体摩擦：油膜保护（1.5-2微米）3.边界摩擦：油膜厚度小于1.5微米，介于1和2之间4.混合摩擦：1、2、3混合2/6/20232课件干摩擦—最不利

边界摩擦—最低要求

液体摩擦混合摩擦

2/6/20233课件二、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

2/6/20235课件§2—2磨损一、典型的磨损过程

1、跑合磨损过程

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，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2/6/20236课件二、磨损的类型1、粘着磨损

当摩擦副受到较大正压力作用时，由于表面不平，其顶峰接触点受到高压力作用而产生弹、塑性变形，附在摩擦表面的吸附膜破裂、温升后使金属的顶峰塑性面牢固地粘着并熔焊在—起，形成冷焊结点。在两摩擦表面相对滑动时，材料便从一个表面转移到另一个表面，成为表面凸起，促使摩擦表面进一步磨损。这种由于粘着作用引起的磨损，称为粘着磨损。粘着磨损按程度不同可分为五级：轻微磨损、涂抹、擦伤、撕脱、咬死。合理地选择配对材料(如选择异种金属)，采用表面处理(如表面热处理、喷镀、化学处理等)，限制摩擦表面的温度，控制压强及采用含有油性极压添加剂的润滑剂等，都可减轻粘着磨损。2/6/20237课件3、表面疲劳磨损

两摩擦表面为点或线接触时、由于局部的弹性变形形成了小的接触区。这些小的接触区形成的摩擦副如果受变化接触应力的作用，则在其反复作用下，表层将产生裂纹。随着裂纹的扩展与相互连接，表层金属脱落，形成许多月牙形的浅坑，这种现象称为疲劳磨损，也称点蚀。

合理地选择材料及材料的硬度(硬度高则抗疲劳磨损能力强)，选择粘度高的润滑油，加入极压添加剂或MoS2及减小摩擦面的粗糙度值等，可以提高抗疲劳磨损的能力。2/6/20239课件4、腐蚀磨损

在摩擦过程中，摩擦面与周围介质发生化学或电化学反应而产生物质损失的现象，称为腐蚀磨损。腐蚀磨损可分为氧化磨损、特殊介质腐蚀磨损、气蚀磨损等。腐蚀也可以在没有摩擦的条件下形成，这种情况常发生于钢铁类零件，如化工管道、泵类零件、柴油机缸套等。2/6/202310课件2/6/202311课件4、润滑剂的添加

二、粘性定律与润滑油的粘度

1、粘性定律

牛顿粘性定律

η——流体的动力粘度

2/6/202313课件2、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

2/6/202314课件3、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>10MP时，随P↑→ηP↑三、流体润滑简介

1流体动力润滑液体动力润滑、气体动力润滑

2/6/202315课件2、弹性流体动力润滑

2/6/202317课件3、流体静力润滑

2/6/202318课件四、润滑方法和润滑装置油润滑的方法多种多样，其分类标准大概有两种：集中润滑或分散润滑。分散润滑比集中润滑简便。集中润滑需要一个多出口的润滑装置供油，而分散润滑中各摩擦剔的润滑装置则是各自独立的。1.油润滑装置（1）手工给油润滑装置（2）滴油润滑装置（3）油浴润滑装置（4）飞溅润滑装置2/6/202319课件§2—4密封

一、密封装置的分类（1）静密封：密封后密封件之间固定不动（2）动密封：如旋转轴和轴承盖的密封密封件的分类见表2.3二、常用密封装置1.回转运动密封装置O型密封圈：运动速度v<2-5m/sJ型、U型密封圈：用于较高转速毡圈密封圈：用于低速脂润滑处（1）密封圈密封装置2/6/202321课件(2）端面密封装置：常用在高温、高压、高速或腐蚀介质工作条件下的回转轴（3）曲路密封装置：适用于环境差、转速高的轴2.移动运动密封装置：机器中相对移动的零件间的密封称为移动密封，多采用密封圈密封（1）O型密封圈（2）V型密封圈（3）Y型和U型密封圈（4）L型密封圈2/6/202322