機械基礎,1-3摩擦和磨損,1,1-4摩擦與磨損,摩擦和磨損是自然界和社會生活中普遍存在的現(xiàn)象。,有時人們利用它們有利的一面，如車輛行駛、帶傳動等是利用摩擦作用，精加工中的磨削、拋光等是利用磨損的有用方面。,由于摩擦的存在造成了機器的磨損、發(fā)熱和能量損耗。,據(jù)估計目前世界上約有30%50%的能量消耗在各種形式的摩擦中，約有80%的機器是因為零件磨損而失效。,因此，零件的磨損是決定機器使用壽命的主要因素。,2,一、摩擦,1-4摩擦與磨損,1.定義：兩物體的接觸表面阻礙它們相對運動的機械阻力。,相互摩擦的兩個物體稱為摩擦副。,2.種類：摩擦的分類有很多標準。,（1）根據(jù)摩擦副的運動狀態(tài)可分為靜態(tài)摩擦、臨界摩擦、動態(tài)摩擦和慣性摩擦。,（2）根據(jù)摩擦副的運動形式可分為滑動摩擦和滾動摩擦。,（3）根據(jù)摩擦副的摩擦狀態(tài)可分為：固體摩擦、液（氣）體摩擦和混合摩擦。,3,1-4摩擦與磨損,1）固體摩擦,2.種類,固體摩擦分為干摩擦和邊界摩擦。,干摩擦,摩擦副在直接接觸時產(chǎn)生的摩擦稱為干摩擦。,因摩擦因數(shù)大，磨損嚴重，除利用摩擦力工作的場合外，應盡量避免。,4,2.種類,1-4摩擦與磨損,邊界摩擦,在摩擦副間施加潤滑劑后，摩擦副的表面吸附一層極薄的潤滑膜，這種摩擦狀態(tài)稱為邊界摩擦。,5,2）液（氣）體摩擦,1-4摩擦與磨損,2.種類,在摩擦副間施加潤滑劑后，摩擦副的表面被一層具有一定壓力和厚度的流體潤滑膜完全隔開時的摩擦，稱為液（氣）體摩擦。,6,1-4摩擦與磨損,3）混合摩擦,2.種類,兼有固體摩擦和液（氣）體摩擦中兩種摩擦狀態(tài)以上的一種摩擦狀態(tài)，稱為混合摩擦。,混合摩擦中摩擦表面仍有少量直接接觸，大部分處于液（氣）體摩擦，故摩擦和磨損狀況優(yōu)于固體摩擦，但比液（氣）體摩擦差。,7,1-4摩擦與磨損,二、磨損,運動副之間，由于摩擦作用而導致機件表面材料逐漸損耗的過程。,磨損會影響機器的精度，強敵工作的可靠性，甚至促使機器提前報廢。,8,1.磨損過程,1-4摩擦與磨損,0t1：磨合階段,t1t2：穩(wěn)定磨損階段,t2：劇烈磨損階段,9,1-4摩擦與磨損,1.磨損過程,（1）磨合階段,在運轉初期，摩擦副的接觸面積較小，單位面積上的實際載荷較大，磨損速度較快。隨著磨合的進行，實際接觸面積不斷增大，磨損速度在達到某一定值后轉入穩(wěn)定磨損階段。,在這個階段，機件以平穩(wěn)而緩慢的速度磨損，標志著摩擦條件保持不變。這個階段的長短代表機件的使用壽命。,（2）穩(wěn)定磨損階段,（3）劇烈磨損階段,經(jīng)過穩(wěn)定磨損階段后，機件的表面磨損較為嚴重，運動副中的間隙增大，引起額外的動載荷，出現(xiàn)噪聲和振動，最終導致失效。這時必須更換零件。,10,1-4摩擦與磨損,2.磨損種類,（1）種類,11,（2）磨損機理下的幾種磨損及影響因素,影響因素：同類摩擦副材料比異類材料容易粘著，如鋼件運動副的相對運動；脆性材料比塑性材料的粘著能力高；在一定范圍內(nèi)，零件的表面粗糙度愈小，抗粘著能力愈強。,1）粘著磨損（最普通的磨損）,1-4摩擦與磨損,2.磨損種類,當摩擦表面的不平度的尖峰相互作用的各點發(fā)生粘著后，在相對滑動時，材料從運動副的一個表面轉移到另一個表面，故而形成粘著磨損。嚴重的粘著磨損會造成運動副咬死，不能正常運轉。,12,2）磨料磨損,進入摩擦面之間的游離顆粒，如磨損造成的金屬微粒，會在較軟材料的表面上刨犁出許多溝紋，這樣的為切削過程叫做磨料磨損。,1-4摩擦與磨損,2.磨損種類,（2）磨損機理下的幾種磨損及影響因素,影響因素：硬度，耐磨性；磨粒的平均尺寸，磨損就越嚴重；磨粒的硬度越高，磨損就越嚴重。,13,3）疲勞磨損,當做滾動或滑動的高副受到反復作用的應力（如滾動軸承運轉或齒輪傳動）時，如果應力超過材料的接觸疲勞強度，就會在零件表面或一定深度處形成疲勞裂紋，隨著裂紋的擴展與相互連接，造成許多微粒從零件表面上脫落下來，致使表面上出現(xiàn)許多月牙形淺坑，叫做疲勞磨損，也稱疲勞點蝕或簡稱點蝕。,1-4摩擦與磨損,影響因素：表面硬度，產(chǎn)生疲勞裂紋的危險性越??；提高表面質量，對零件的疲勞壽命有顯著改善；與加入的潤滑油的粘度和壓力有關，高壓下的潤滑油能在接觸區(qū)起到均化應力的作用，可提高抗疲勞磨損的能力；油的粘度過低，則易于擠入疲勞裂縫中，在被封閉的裂縫中受高壓而促進疲勞裂紋的擴展，因此，高粘度的油有利于提高抗疲勞能力。,2.磨損種類,（2）磨損機理下的幾種磨損及影響因素,14,4）沖蝕磨損,影響因素：磨粒與固體表面的摩擦因數(shù)；磨粒的沖擊速度；磨粒沖擊速度的方向同固體表面所夾的沖擊角。,1-4摩擦與磨損,當一束含有硬質微粒的流體沖擊到固體表面上的時候就會造成沖蝕磨損，例如利用高壓空氣輸送型砂或高壓水輸送礦石的管道所產(chǎn)生的摩損。沖蝕磨損是在有摩擦的情況下受到硬質微粒沖擊反復作用而造成的表層疲勞破壞。,2.磨損種類,（2）磨損機理下的幾種磨損及影響因素,15,5）腐蝕磨損,摩擦副受到空氣中的酸、潤滑油、燃油中殘存的少量無機酸（如硫酸）及水分的化學作