摩擦、磨损及润滑

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1、第四章摩擦、磨损及润滑§4－1摩　擦§4－２磨　损§4－３润　滑知识准备：摩擦的概念：在正压力作用下，相互接触的物体表面间有相对运动（或其趋势）时，在接触表面上就会产生抵抗运动的阻力，这一自然现象被称为摩擦，阻力叫作摩擦力。有摩擦现象存在，就会有磨损产生。摩擦、磨损既有利也有弊。据统计：由摩擦而造成的能量损耗占世界工业能量消耗的1/3；有80%的零件失效是由磨损而引起的。★汽车靠摩擦制动，皮带靠摩擦传动，磨床靠磨损加工。★各运动副间又因摩擦而损耗功率。摩擦不利方面：消耗能量，转化为热能，引起温升有利方面：可用于传递运动或制动磨损不利方面：尺寸变化，精度丧失，

2、甚至报废有利方面：可用于新机器的跑合成形，使成为一种加工手段(如研磨,磨削加工)控制摩擦、磨损不利方面的有效手段研究相互接触表面之间摩擦，磨损，润滑机理的一门学科润滑摩擦学摩擦分类静摩擦动摩擦滑动摩擦滚动摩擦（弹性流体动力润滑）干摩擦边界摩擦（边界润滑）混合摩擦（混合润滑）流体摩擦（流体润滑）§4－1摩擦一．干摩擦（最差状态）特点：f很大，磨损很严重，应力求避免机理：1．机械摩擦啮合理论Ff=f*Fn式中：Ff——摩擦力;f——摩擦系数;Fn——法向载荷公式表明：(1)Ff与Fn成正比；(2)动摩擦系数的大小与相对滑动速度无关；(3)摩擦力的大小与名义接触面

3、积的大小无关。定义：两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。FnFn2．粘附理论A·简单粘附理论：1945年由鲍登等人提出，认为接触面积并非公称接触面积A0，而是由一些表面轮廓峰相接触所形成的接触斑点的微面积的总和（真实接触面积Ar）。由于Ar很小，轮廓峰接触区压力很高，产生塑性变形，发生粘附现象，形成冷焊结点。相对运动时，冷焊结点被割开。限较软材料的剪切强度极—较软材料压缩屈服极限—真实接触面积—式中：BsyrAts说明计算公式简单的粘附理论认为：真实的接触面积Ar决定于软金属的压缩屈服极限和法向载荷Fn，由于大多数金属的τB/σSy的比值较

4、接近，所以其摩擦系数相差很小，这在常规环境下，因为在界面上覆盖有一层氧化膜或污染膜，对于静态接触，大体是正确的。但对于处于真空中的洁净金属发生摩擦时不适用，真空中的f值比常规环境下的大得多。因此鲍登等人于1964年又提出了更切合实际的修正粘附理论。B·修正粘附理论：Ari+ΔAriτ=0→τB在Fn产生的σy和Ff产生的τ的联合作用下，使结点产生塑性流动，Ar增加，结点增长，摩擦系数f增大计算公式说明式中：τBj为界面的剪切强度极限σ’Sy为较软基体材料的压缩屈服极限●应用：爬行现象定义：当相对运动速度较小时，两表面的摩擦力在静、动摩擦力之间反复变化的现象

5、称为爬行原因：粘附理论（即凸峰粘着弹性变形剪断反复变化）后果：造成机器运动不规则冲击、振动措施：提高表面质量，改善润滑条件vFnFn问题：爬行现象是怎样产生的？爬行曲线二．边界摩擦（边界润滑：最低要求）定义：当金属表面间存在一层极厚的的边界油膜时的摩擦特点：ｆ较小，磨损较小，寿命有所提高。机理：边界膜可分三种1．物理吸附膜：润滑剂中脂肪酸的极性分子牢固的吸附在金属表面上应用场合：常温（≤70℃）、轻载、低速2．化学吸附膜：润滑剂中分子受化学键的作用而贴附在金属表面上应用场合：中等载、中速、中温度（≤120℃）3．化学反应膜：s、p、cl等与金属化学反应

6、在油与金属界面处形成薄膜应用场合：重载、高速、高温（150℃～200℃）★提高边界油膜强度的主要措施：1．合理选配材料；2．降低粗糙度；3．合理采用添加剂。三．流体摩擦（流体润滑：最理想的状态）定义：两表面完全分开，形成液体与液体之间的摩擦特点：ｆ很小，一般f=0.001~0.008，四．混合摩擦（混合润滑：最常见的状态）定义：介于边界摩擦和液体摩擦之间特点：f较小，介于边界摩擦和液体摩擦之间一般f=0.001~0.01问题：滑动摩擦一般分为哪四种状态？哪种最理想？一．磨损过程:(分三个阶段)§4-２　磨　损★★★设计或使用机器的原则：力求缩短磨合期，延长稳

7、定磨损期，推迟剧烈磨损到来。Ⅰ跑合磨损(磨合)阶段Ⅱ稳定磨损阶段Ⅲ剧烈磨损阶段说明2．表面疲劳磨损原因：Ｈ的反复作用现象：金属表面产生麻点、麻坑，又叫点蚀措施：提高[σ]H；提高表面质量；提高硬度；提高润滑油的黏度、加入极压添加剂。二．磨损机理（或分类）主要四种基本类型1．粘附磨损原因：轮廓峰塑变成冷焊结点而粘着现象：轻微磨损、涂抹、划伤、撕脱、咬死措施：限制温度、压力；选择合适的润滑剂、添加剂；摩擦副的材料；提高表面质量、跑合。3．磨粒磨损原因：灰尘、杂质等硬颗粒现象：较软表面的沟纹4．其它类型：◎腐蚀磨损；◎微动磨损；◎流体磨粒磨损和流体侵

8、蚀磨损。措施：提高表面质量与硬度；提高润滑油的清洁度