§4-1摩擦§4-2磨損§4-3潤(rùn)滑劑、添加劑和潤(rùn)滑方法§4-4流體潤(rùn)滑原理簡(jiǎn)介第4章摩擦、磨損及潤(rùn)滑概述▲

摩擦--相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體表面間的相互阻礙作用現(xiàn)象；▲

磨損--由于摩擦而造成的物體表面材料的損失或轉(zhuǎn)移；關(guān)于摩擦、磨損與潤(rùn)滑的學(xué)科構(gòu)成了摩擦學(xué)(Tribology)。世界上使用的能源大約有1/3~1/2消耗于摩擦。

機(jī)械產(chǎn)品的易損零件大部分是由于磨損超過(guò)限度而報(bào)廢和更換的。減少摩擦節(jié)省能源；減少磨損降低設(shè)備維修次數(shù)和費(fèi)用，節(jié)省制造零件及其所需材料的費(fèi)用。摩擦學(xué)----研究有關(guān)摩擦、磨損與潤(rùn)滑的科學(xué)與技術(shù)?！?/p>

潤(rùn)滑--減輕摩擦和磨損所應(yīng)采取的措施。二、摩擦的分類(lèi)在物質(zhì)的內(nèi)部發(fā)生的阻礙分子之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體表面間發(fā)生的相互阻礙作用現(xiàn)象。▲

“機(jī)械說(shuō)”

--摩擦原因是表面微凸體的相互阻礙作用；▲

“分子說(shuō)”

--摩擦原因是表面材料分子間的吸力作用；一、摩擦的機(jī)理▲

“機(jī)械－分子說(shuō)”兩種作用均有?！?-1摩擦摩擦內(nèi)摩擦外摩擦（是否發(fā)生在同一物體）摩擦靜摩擦動(dòng)摩擦滾動(dòng)摩擦滑動(dòng)摩擦干摩擦混合摩擦邊界摩擦流體摩擦（摩擦副運(yùn)動(dòng)形式）（摩擦副運(yùn)動(dòng)狀態(tài)）（摩擦副的潤(rùn)滑狀態(tài)）僅有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)的摩擦。在相對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行中的摩擦。物體表面間的運(yùn)動(dòng)形式是相對(duì)滑動(dòng)。物體表面間的運(yùn)動(dòng)形式是相對(duì)滾動(dòng)。潘存云教授研制1.干摩擦三、滑動(dòng)摩擦狀態(tài)vv在工程實(shí)際中，并不存在真正的干摩擦，因?yàn)槿魏瘟慵谋砻娌粌H會(huì)因氧化而形成氧化膜，而且多少也會(huì)被含有潤(rùn)滑劑分子的氣體所潤(rùn)滑或者受到“油污”。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，通常把未有經(jīng)過(guò)人為潤(rùn)滑的摩擦狀態(tài)當(dāng)作“干摩擦”處理。指表面間無(wú)任何潤(rùn)滑劑或保護(hù)膜的純金屬接觸時(shí)的摩擦。不允許出現(xiàn)干摩擦！→功耗↑磨損↑溫度↑→燒毀軸瓦潘存云教授研制2.邊界摩擦運(yùn)動(dòng)副表面有一層厚度<1μm的薄油膜，不足以將兩金屬表面完全分開(kāi)，其表面部分微觀高峰部分仍將相互搓削。比干摩擦的磨損輕，f≈0.1~0.3v潘存云教授研制v有一層壓力油膜將兩金屬表面隔開(kāi)，彼此不直接接觸。是理想的摩擦狀態(tài)。3.流體摩擦摩擦和磨損極輕，f≈0.001~0.01潘存云教授研制4.混合摩擦v

混合摩擦是指摩擦表面間處于邊界摩擦和流體摩擦的混合狀態(tài)?；旌夏Σ聊苡行Ы档湍Σ磷枇Γ淠Σ料禂?shù)比邊界摩擦?xí)r要小得多。在一般機(jī)器中，處于后三種情況的混合狀態(tài)。邊界摩擦和混合摩擦在工程實(shí)際中很難區(qū)分，常統(tǒng)稱(chēng)為不完全液體摩擦。機(jī)器的壽命磨損—由于摩擦而導(dǎo)致零件表面材料的逐漸喪失或遷移。磨損曲線磨合階段磨損量時(shí)間劇烈磨損階段

穩(wěn)定磨損階段§4-2磨損磨損過(guò)程大致如圖所示：▲磨合階段----包括摩擦表面輪廓峰的形狀變化和表面材料被加工硬化兩個(gè)過(guò)程?！€(wěn)定磨損階段----零件在平穩(wěn)而緩慢的速度下磨損。它標(biāo)志著磨擦條件相對(duì)穩(wěn)定。▲劇烈磨損階段----在經(jīng)過(guò)穩(wěn)定磨損階段后，零件表面遭到破壞，運(yùn)動(dòng)副間隙增大引起額外的動(dòng)載荷和振動(dòng)。零件即將進(jìn)入報(bào)廢階段。后果—降低機(jī)器的效率和可靠性，甚至促使機(jī)器提前報(bào)廢。

設(shè)計(jì)機(jī)器時(shí)，要求縮短磨合期、延長(zhǎng)穩(wěn)定期、推遲劇烈磨損期的到來(lái)。它是磨損的不穩(wěn)定階段，在整個(gè)壽命周期內(nèi)時(shí)間很短。磨粒磨損

磨損的分類(lèi)：疲勞磨損粘附磨損沖蝕磨損腐蝕磨損微動(dòng)磨損磨損類(lèi)型

按磨損機(jī)理分按磨損表面外觀可分為點(diǎn)蝕磨損膠合磨損擦傷磨損兩種不同的稱(chēng)謂

磨損的機(jī)理：磨粒磨損疲勞磨損粘附磨損沖蝕磨損腐蝕磨損微動(dòng)磨損

磨損類(lèi)型：磨粒磨損—也簡(jiǎn)稱(chēng)磨損，外部進(jìn)入摩擦面間的游離硬顆粒（如空氣中的塵土或磨損造成的金屬微粒）或硬的輪廓峰尖在軟材料表面上犁刨出很多溝紋時(shí)被移去的材料，一部分流動(dòng)到溝紋兩旁，一部分則形成一連串的碎片脫落下來(lái)成為新的游離顆粒，這樣的微粒切削過(guò)程就叫磨粒磨損。潘存云教授研制

磨損的機(jī)理：磨粒磨損疲勞磨損粘附磨損沖蝕磨損腐蝕磨損微動(dòng)磨損

磨損類(lèi)型：粘附磨損—也稱(chēng)膠合，當(dāng)摩擦表面的輪廓峰在相互作用的各點(diǎn)處由于瞬時(shí)的溫升和壓力發(fā)生“冷焊”后，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，材料從一個(gè)表面遷移到另一個(gè)表面，便形成粘附磨損。嚴(yán)重的粘附磨損會(huì)造成運(yùn)動(dòng)副咬死。

磨損的機(jī)理：磨粒磨損疲勞磨損粘附磨損沖蝕磨損腐蝕磨損微動(dòng)磨損

磨損類(lèi)型：疲勞磨損—也稱(chēng)點(diǎn)蝕，是由于摩擦表面材料微體積在交變的摩擦力作用下，反復(fù)變形所產(chǎn)生的材料疲勞所引起的機(jī)械磨損。點(diǎn)蝕過(guò)程：產(chǎn)生初始疲勞裂紋→擴(kuò)展→微粒脫落，形成點(diǎn)蝕坑。

潘存云教授研制

磨損的機(jī)理：磨粒磨損疲勞磨損粘附磨損沖蝕磨損腐蝕磨損微動(dòng)磨損

磨損類(lèi)型：沖蝕磨損—流動(dòng)的液體或氣體中所夾帶的硬質(zhì)物體或硬質(zhì)顆粒沖擊零件表面所引起的機(jī)械磨損。利用高壓空氣輸送型砂或高壓水輸送碎石時(shí)，管道內(nèi)壁所產(chǎn)生的機(jī)械磨損是實(shí)例之一。。近年來(lái)，由于燃?xì)鉁u輪機(jī)的葉片、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的尾噴管這樣一些部位的破壞，才引起人們對(duì)這種磨損形式的特別注意

磨損的機(jī)理：磨粒磨損疲勞磨損粘附磨損沖蝕磨損腐蝕磨損微動(dòng)磨損

磨損類(lèi)型：腐蝕磨損—當(dāng)摩擦表面材料在環(huán)境的化學(xué)或電化學(xué)作用下引起腐蝕，在摩擦副相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的磨損即為腐蝕磨損。

磨損的機(jī)理：磨粒磨損疲勞磨損粘附磨損沖蝕磨損腐蝕磨損微動(dòng)磨損

磨損類(lèi)型：微動(dòng)磨損—是指摩擦副在微幅運(yùn)動(dòng)時(shí)，由上述各磨損機(jī)理共同形成的復(fù)合磨損。微幅運(yùn)動(dòng)可理解為不足以使磨粒脫離摩擦副的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

應(yīng)用實(shí)例：軸與孔的過(guò)盈配合面、滾動(dòng)軸承套圈的配合面、旋合螺紋的工作面、鉚釘?shù)墓ぷ髅娴取Ｒ?、?rùn)滑劑作用：降低摩擦功耗、減少磨損、冷卻、吸振、防銹等。分類(lèi)液體潤(rùn)滑劑----潤(rùn)滑油半固體潤(rùn)滑劑----潤(rùn)滑脂固體潤(rùn)滑劑1.潤(rùn)滑油礦物油來(lái)源充足、成本低廉、穩(wěn)定性好、因而應(yīng)用最廣。種類(lèi)：氣體潤(rùn)滑劑----空氣有機(jī)油----動(dòng)、植物油礦物油----石油產(chǎn)品，

化學(xué)合成油§4-3潤(rùn)滑劑、添加劑和潤(rùn)滑方法2.

潤(rùn)滑脂----潤(rùn)滑油與各種稠化劑（鈣、鈉、鋁、鋰等金屬皂）混合稠化而成。優(yōu)點(diǎn)：密封簡(jiǎn)單、不需要經(jīng)常添加、不易流失；對(duì)速度和溫度不敏感，適用范圍廣。缺點(diǎn)：摩擦損耗較大、機(jī)械效率低，不適宜高速場(chǎng)合。潤(rùn)滑脂的種類(lèi)：鈉基潤(rùn)滑脂鋰基潤(rùn)滑脂鋁基潤(rùn)滑脂鈣基潤(rùn)滑脂分類(lèi)----工程上應(yīng)用最廣3.

固體潤(rùn)滑劑聚氟乙烯樹(shù)脂用于潤(rùn)滑油不能勝任工作的場(chǎng)合：高溫、低速重載。石墨二流化鉬（MoS2）---性能穩(wěn)定、t>350℃才開(kāi)始氧化，可在水中工作。-----摩擦系數(shù)低，使用溫度范圍廣

(-60~300℃)，但遇水性能下降。-----摩擦系數(shù)低，只有石墨的一半。使用方式：1.調(diào)和在潤(rùn)滑油中；2.涂覆、燒結(jié)在摩擦表面形成覆蓋膜；3.混入金屬或塑料粉末中燒結(jié)成型。其應(yīng)用日漸廣泛油性添加劑種類(lèi)添加劑----為了改善潤(rùn)滑劑品質(zhì)和性能而添加的物質(zhì)。二、添加劑非極壓油軟化溫度t/℃

摩擦系數(shù)f含脂肪酸和極壓添加劑的油含脂肪酸的油含極壓添加劑的油作用----提高油性、極壓性、延長(zhǎng)使用壽命、改善性能。極壓添加劑分散凈化劑消泡添加劑抗氧化添加劑降凝劑增粘劑潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潤(rùn)滑油潤(rùn)滑在工程中的應(yīng)用最普遍，其供油方式有：三、潤(rùn)滑方法潤(rùn)滑方式

人工給油；

油杯滴油；浸油潤(rùn)滑、飛濺給油；用油泵強(qiáng)制潤(rùn)滑和冷卻。低速傳動(dòng)高速傳動(dòng)甩油環(huán)噴油潤(rùn)滑油泵冷卻器滴油潤(rùn)滑浸油潤(rùn)滑飛濺潤(rùn)滑潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制針閥式油杯旋蓋式油杯脂用潘存云教授研制壓注式油杯油芯油杯四、潤(rùn)滑裝置1.油杯潘存云教授研制潘存云教授研制2.油環(huán)潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制一、流體動(dòng)力潤(rùn)滑F(xiàn)FFF先分析平行板的情況。板B靜止，板A以速度向左運(yùn)動(dòng)，板間充滿潤(rùn)滑油，無(wú)載荷時(shí)，液體各層的速度呈三角形分布，近油量與處油量相等，板A不會(huì)下沉。但若板A有載荷時(shí)，油向兩邊擠出，板A逐漸下沉，直到與B板接觸。vF§4-4流體潤(rùn)滑原理簡(jiǎn)介流體動(dòng)力潤(rùn)滑是指兩個(gè)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的摩擦表面，借助于相對(duì)速度而產(chǎn)生的粘性流體膜將兩摩擦表面完全隔開(kāi)，由流體膜產(chǎn)生的壓力來(lái)平衡外載荷。動(dòng)壓油膜----因運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的壓力油膜。

v

vvh1aah2ccvv兩平形板之間不能形成壓力油膜！如兩板不平行板。板間間隙呈沿運(yùn)動(dòng)方向由大到小呈收斂楔形分布，且板A有載荷，當(dāng)板A運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩端速度若程虛線分布，則必然進(jìn)油多而出油少。由于液體實(shí)際上是不可壓縮的，必將在板內(nèi)擠壓而形成壓力，迫使進(jìn)油端的速度往內(nèi)凹，而出油端的速度往外鼓。進(jìn)油端間隙大而速度曲線內(nèi)凹，出油端間隙小而速度曲線外凸，進(jìn)出油量相等，同時(shí)間隙內(nèi)形成的壓力與外載荷平衡，板A不會(huì)下沉。這說(shuō)明了在間隙內(nèi)形成了壓力油膜。這種因運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的壓力油膜稱(chēng)為動(dòng)壓油膜。各截面的速度圖不一樣，從凹三角形過(guò)渡到凸三角形，中間必有一個(gè)位置呈三角形分布。Fpmax潘存云教授研制F形成動(dòng)壓油膜的必要條件：1.兩工件之間的間隙必須有楔形間隙；2.兩工件表面之間必須連續(xù)充滿潤(rùn)滑油或其它液體；3.兩工件表面必須有相對(duì)滑動(dòng)速度。其運(yùn)動(dòng)芳方向必須保證潤(rùn)滑油從大截面流進(jìn)，從小截面出來(lái)?！艶y=F∑Fx≠0∑Fy=F∑Fx=0應(yīng)用實(shí)例--向心滑動(dòng)軸承動(dòng)壓油膜的形成過(guò)程：靜止→爬升→將軸起抬轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高→質(zhì)心左移→穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到工作轉(zhuǎn)速e----偏心距e二、彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑

彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑理論----研究在點(diǎn)、線接觸條件下，兩彈性物體間的流體動(dòng)力潤(rùn)滑膜的力學(xué)性質(zhì)。求解油膜壓力分布、潤(rùn)滑膜厚度分布等問(wèn)題▲在油膜壓力下，摩擦表面的變形的彈性方程；▲表述潤(rùn)滑劑粘度與壓力間關(guān)系的粘壓方程；▲流體動(dòng)力潤(rùn)滑的主要方程。流體動(dòng)力潤(rùn)滑理論的前提：----適應(yīng)于低副中兩零件之間的潤(rùn)滑問(wèn)題，潤(rùn)滑劑粘度不隨壓力變化；零件摩擦表面為剛體；潘存云教授研制潘存云教授研制

依靠潤(rùn)滑劑的粘附作用，兩圓柱體相互滾動(dòng)時(shí)將潤(rùn)滑劑帶入間隙。由于接觸壓力較高使接觸面發(fā)生局部變形，接觸面積增大，并形成了一個(gè)平行縫隙，在出油口處的接觸面邊緣出現(xiàn)了使間隙變小的突出部分，稱(chēng)為縮頸現(xiàn)象，此處形成了最小油膜厚度，出現(xiàn)了第二個(gè)峰值壓力。V2FV1V1V2F赫茲接觸區(qū)V1V2FV1V2F赫茲接觸區(qū)hminh0第二個(gè)峰值壓力干摩擦接觸彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑的機(jī)理：與干摩擦進(jìn)行對(duì)比分析潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制節(jié)流器節(jié)流器D~工作原理：依靠供油裝置，將高壓油壓入軸承間隙中，強(qiáng)制形成油膜。特點(diǎn)：靜壓軸承載任何工況下都能勝任工作。d0d0常用節(jié)流器關(guān)鍵器件：節(jié)流器節(jié)流器作用：根據(jù)外載荷的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)各油腔內(nèi)的壓力。油臺(tái)起密封作用三、流體靜力潤(rùn)滑1)靜壓軸承2)空氣軸承空氣也是一種流體潤(rùn)滑劑，其粘度只有L-AN7潤(rùn)滑