摩擦学原理(第5章磨损规律)讲课稿.ppt

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1、摩擦学原理(第5章磨损规律)第五章磨损规律WearCharacteristics近年来通过对磨损状态和磨屑分析以及对磨损过程的深入研究，提出了一些磨损理论，它们是磨损计算的基础。磨损计算方法的建立必须考虑磨损现象的特征。而这些特征与通常的强度破坏很不相同。例如摩擦副的实际接触点是离散的和变化的，因而摩擦副承载材料的体积很小并在磨损过程中不断变化。由此可知：考虑表层材料在磨损过程中的动态特性和破坏特点，以及材料与周围介质的作用等等，对于建立磨损理论及其计算方法具有十分重要的意义，而这一任务的复杂性使得磨损计算至今还不能满足应用的

2、要求。5.1磨损过程曲线5.1.1磨损过程曲线图5.2给出了典型的磨损曲线，它表示磨损量Q随时间T的变化关系。各种磨损曲线通常由表示三种不同的磨损变化过程中三个阶段组成。图5.2磨损过程曲线5.1.1磨损过程曲线组成磨损曲线的三种磨损阶段为：I．磨合磨损(Running-inWearProcess)阶段：磨损率随时间增加而逐渐降低。它出现在摩擦副开始运行时期。II．稳定磨损(SteadyWearProcess)阶段：摩擦表面经磨合以后达到稳定状态，磨损率保持不变。这是摩擦副正常工作时期。III．剧烈磨损(SharpWearPro

3、cess)阶段：磨损率随时间而迅速增加，使工作条件急剧恶化，而导致零件完全失效。5.1.2磨合磨损加工装配后的摩擦副表面具有微观和宏观几何缺陷，使配合面在开始摩擦时的实际接触峰点压力很高，因而磨损剧烈。在磨合过程中，通过接触峰点磨损和塑性变形，使摩擦副接触表面的形态逐渐改善，而表面压力、摩擦系数和磨损率也随之降低，从而达到稳定的磨损率进入正常磨损阶段。按照欧洲经济合作和发展组织（OECD）的工程材料磨损小组的定义，磨合是机械零件在使用初期，改善其适应性、表面形貌和摩擦相容性的过程。可认为是形成表面氧化膜等的化学过程和形变硬化等的

4、冶金过程。5.1.2磨合磨损1．表面形貌与性能的变化生产实践中，主要有四种磨合方式，即干摩擦条件下的磨合、普通润滑油中的磨合、添有磨料润滑油中的磨合和电火花磨合。在有润滑油的磨合磨损中，除粘着磨损和磨粒磨损主要机理外，同时还存在化学磨损、疲劳磨损、冲蚀磨损、气蚀磨损和电化磨损等多种复杂机理。在添有磨料润滑油中的磨合中，采用的磨料有微米固体颗粒和纳米固体颗粒，研究人员将微米和纳米固体粉末混合在一起作为磨料，取得了较好的磨合效果。电火花磨合是利用放电原理使运转的摩擦副达到磨合的目的。不同摩擦副结构和性质以及不同磨合工况，其磨合磨损机

5、理的构成都不一样。1．表面形貌与性能的变化磨合阶段的磨损形式主要是粘着磨损和磨粒磨损。特别是在表面粗糙度较高，两表面硬度相差较大时，表面微凸体的机械相互作用，硬的微凸体对较软表面的犁削作用，更是磨合初期的主要磨损形式。随着磨合磨损过程的进行，表面粗糙度将发生变化，正常的情况是粗糙度下降，磨粒磨损或微凸体机械作用的磨损逐渐减少，直至进入磨损的持续阶段。通过磨合磨损不仅使摩擦副在几何上相互贴服，同时还使表面层的组织结构发生变化，获得适应工况条件的稳定的表面品质。1．表面形貌与性能的变化磨合过程中粗糙度值的变化图5.4表示较硬摩擦副表

6、面磨合前后表面形貌变化。磨合使接触面积显著地增加和峰顶半径增大。1．表面形貌与性能的变化1．表面形貌与性能的变化图5.5是塑性指数曲线。随磨合时间的延续，经过磨合磨损表面由塑性接触过渡到弹塑性接触，甚至弹性接触状态。2．磨合规范采用不同的磨合规范可以使磨合时间、磨合磨损量以及磨合后的磨损率有很大的不同。实践证明：良好的磨合能够使摩擦副的正常工作寿命提高1~2倍。在图5.6中，若以下标0表示的是磨合磨损的物理量；而以下标a表示的为稳定磨损的物理量。令磨损率为单位时间的磨损量，则有：（5.1）总磨损量Q=Q0+Qa，而稳定磨损量Q

7、a=aTa。因此，正常磨损寿命为：（5.2）由此可知：正常磨损寿命Ta随着Q0和a的减小而增加。2．磨合规范三种磨合规范的磨合曲线2．磨合规范，良好的磨合还能够有效地改善摩擦副其它性能。如图5.8所示，滑动轴承经磨合后可以改善表面形貌，使轴承临界特性数降低，更利于建立流体动压润滑膜。又如发动机的合理磨合提高了缸套活塞环的表面品质，减少擦伤痕迹，提高密合性，可使发动机的耗油量较一般情况下降达50%。3．提高磨合性能的措施良好的磨合性能表现为磨合时间短，磨合磨损量小，以及磨合后的表面耐磨性高。为提高磨合性能一般可采取以下措施：选

8、用合理的磨合规范选择适当的润滑油和添加剂采用合适的材料配对控制制造精度和表面粗糙度5.2影响磨损因素5.2.1材料的减摩耐磨机理1．软基体中硬相承载机理通常认为减摩耐磨材料的组织应当是在软的塑性基体上分布着许多硬颗粒的异质结构。例如，锡基巴氏合金的组织是以含锑与