机械设计第四章摩擦磨损与润滑概述

机械设计第四章摩擦磨损与润滑概述第1页，共21页，2023年，2月20日，星期一第四章摩擦、磨损与润滑概述§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§4-0概述第2页，共21页，2023年，2月20日，星期一§4-0概述

摩擦

是相对运动的物体表面间的相互阻碍作用现象；

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。关于摩擦、磨损与润滑的学科构成了摩擦学(Tribology)。

摩擦学是研究相对运动的作用表面间的摩擦、磨损和润滑，以及三者间相互关系的理论与应用的一门边缘学科。世界上使用的能源大约有1/3~1/2消耗于摩擦。如果能够尽力减少无用的摩擦消耗，便可大量节省能源。另外，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，如果能控制和减少磨损，则既减少设备维修次数和费用，又能节省制造零件及其所需材料的费用。第3页，共21页，2023年，2月20日，星期一§4-1摩擦摩擦分类：内摩擦(微观)：在物质的内部发生的阻碍分子之间相对运动的现象外摩擦(宏观)：在相对运动的物体表面间发生的相互阻碍作用现象。滑动摩擦：物体表面间的运动形式是相对滑动滚动摩擦：物体表面间的运动形式是相对滚动静摩擦：仅有相对运动趋势时的摩擦动摩擦：在相对运动进行中的摩擦是否相对运动摩擦性质第4页，共21页，2023年，2月20日，星期一§4-1摩擦一、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。通常将未经人为润滑的摩擦状态当作“干摩擦”处理。滑动摩擦分为：干摩擦、边界摩擦、流体摩擦、混合摩擦第5页，共21页，2023年，2月20日，星期一§4-1摩擦边界摩擦：运动副的摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开摩擦性质取决于边界膜和表面的吸附性能即化学性质。边界摩擦摩擦系数f≈0.1；(膜厚比λ≤1)二、边界摩擦按边界膜形成机理，边界膜分为：

反应膜:比较稳定

吸附膜物理吸附膜（极性分子）化学吸附膜（化学键）

吸附性不稳定，受温度影响较大第6页，共21页，2023年，2月20日，星期一§4-1摩擦四、混合摩擦混合摩擦：摩擦表面间处于边界摩擦和流体摩擦的混合状态（=1～3）。混合摩擦能有效降低摩擦阻力，其摩擦系数比边界摩擦时要小得多。三、流体摩擦流体摩擦：指运动副的摩擦表面被流体膜隔开（λ>3～4）摩擦性质取决于流体内部分子间粘性阻力的摩擦。摩擦系数最小（f=0.001-0.008），无磨损产生，是理想的摩擦状态。边界摩擦和混合摩擦在工程实际中很难区分，常统称为不完全液体摩擦。第7页，共21页，2023年，2月20日，星期一§4-2磨损磨损：运动副之间的摩擦而导致零件表面材料的逐渐丧失或迁移。零件的磨损过程：磨合阶段（有利磨损）表面轮廓峰的形状变化表面材料被冷作硬化剧烈磨损阶段:即将报废阶段。稳定磨损阶段:代表零件使用寿命的长短。结论：力求缩短磨合期，延长稳定磨损期，推迟剧烈磨损的到来第8页，共21页，2023年，2月20日，星期一汽车磨合期间的使用

目的:汽车磨合也叫走合。汽车磨合期是指新车或大修后的初驶阶段。机体各部件机能适应环境的能力得以调整提升。新车、大修车及装用大修发动机的汽车在初期使用阶段都要经过磨合，以便相互配合机件的磨擦表面进行吻合加工，从而顺利过渡到正常使用状态。汽车磨合的优劣，会对汽车寿命、安全性和经济性产生重要影响。汽车的磨合期如同运动员在参赛前的热身运动第9页，共21页，2023年，2月20日，星期一汽车磨合期间的使用

提高磨合质量应注意以下几个方面的问题:1）磨合里程：1000－2500公里，这是保证机件充分接触、摩擦、适应、定型的基本里程，进口车的磨合期则更长一些，多数为1500－3000公里。磨合期分为三个阶段。行驶里程至100公里时为磨合初期，200公里时为初磨合程度，3000公里就可磨合形成氧化膜。2)行驶速度：磨合期内应尽量低速行驶。一般情况下，载重汽车最高车速驶期300公里以内应避免紧急制动。新车及大修后的汽车化油器都装有限速器，不得随意拆除。

第10页，共21页，2023年，2月20日，星期一汽车磨合期间的使用

4）合理使用油料：一般来讲，轿车的油料是越高级越好，这里讲的高级是指使用性能，而不仅仅是精美的包装、昂贵的价格。磨合期间的保养磨合结束检查保养后才能进入正常使用期。3）轻装上阵：新车不宜劳顿，处于磨合期的车辆装载质量一定不要超过额定载重量的70%，满载、超载对新车各个构件都会造成极大的损害，并选择平坦道路行驶。慢起动、缓停车。第11页，共21页，2023年，2月20日，星期一§4-2磨损磨损2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。粘附磨损（胶合）

当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”后，在相对运动时，材料从一个表面迁移到另一个表面，便形成粘附磨损。疲劳磨损（点蚀）

是由于摩擦表面材料微体积在重复变形时所产生的材料疲劳所引起的机械磨损。第12页，共21页，2023年，2月20日，星期一§4-2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而在摩擦表面引起的磨损。

腐蚀磨损

当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。

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第13页，共21页，2023年，2月20日，星期一§4-3润滑剂、添加剂和润滑办法一、润滑剂作用：减小摩擦、磨损；散热降温；缓冲、吸振；密封分类：气体——空气等任何气体液体——润滑油（有机油、矿物油、化学合成油）半固体——润滑脂固体——石墨等粘度是润滑油的主要指标：润滑脂：润滑油+稠化剂动力粘度η（Pa.s）运动粘度ν

（m2/s）（润滑油牌号）条件粘度Ηe（ºEt）温度和压力对粘度影响较大：温度，粘度：压力，粘度第14页，共21页，2023年，2月20日，星期一§4-3润滑剂、添加剂和润滑办法二、添加剂滴油润滑、浸油润滑、飞溅润滑、喷油润滑、油雾润滑等

用于低速 用于高速三、润滑方法提高油性、极压性延长使用寿命改善物理性能添加剂的作用

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其巨大作用的物质，这些物质叫添加剂。第15页，共21页，2023年，2月20日，星期一§4-3润滑剂、添加剂和润滑办法滴油润滑、浸油润滑、飞溅润滑、喷油润滑、油雾润滑等

用于低速 用于高速三、润滑方法常用的润滑装置浸油与飞溅润滑喷油润滑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。第16页，共21页，2023年，2月20日，星期一§4-4流体润滑原理简介流体动力润滑：指两个作相对运动物体的摩擦表面，借助于相对速度而产生的粘性流体膜将两摩擦表面完全隔开，由流体膜产生的压力来平衡外载荷。一、流体动力润滑优点：摩擦力小，磨损小，缓和振动与冲击第17页，共21页，2023年，2月20日，星期一§4-4流体润滑原理简介剪切流剪切流+压力流第18页，共21页，2023年，2月20日，星期一§4-4流体润滑原理简介

楔形空间相对运动速度足够大（保证流体由大口进入）连续不断地供油油要有一定粘度流体动力润滑形成的必要条件：第19页，共21页，2023年，2月20日，星期一§4-4流体润滑原理简介二、弹性流体动力润滑

弹性流体动力润滑理论是研究在点、线接触条件下，两弹性物体间的流体动力润滑膜的力学性质。三、流体静