《摩擦磨損和潤滑》PPT課件

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1、第四章摩擦、磨損和潤滑摩擦磨損潤滑和密封失效是現(xiàn)代機械系統(tǒng)的主要失效原因。消極影響：消耗能源；破壞精度（包括磨損和爬行）；增大噪聲積極作用：驅動(摩擦輪、無級變速）緩沖，如宇航員座椅；自鎖，如釘子等4.1摩擦與潤滑狀態(tài)摩擦分類：外摩擦（存在于兩物體表面之間）內摩擦（流體內部產生的粘剪力）按照兩表面的潤滑狀況，摩擦分為：1）干摩擦----無潤滑狀態(tài)2）邊界摩擦——邊界潤滑狀態(tài)3）流體摩擦——流體潤滑狀態(tài)4）混合摩擦——混合潤滑狀態(tài)5）薄膜摩擦----薄膜潤滑狀態(tài)一、干摩擦不加潤滑劑時，相對運動的零件表面直接接觸，這樣產生的摩擦稱為干摩擦(如真空中)?，F(xiàn)在觀點認為：摩擦力的組成可

2、表示為：古典摩擦理論的摩擦力計算公式：二、邊界摩擦兩表面加入潤滑油后，在金屬表面會形成一層邊界膜，它可能是物理吸附膜，也可能是化學反應膜。不滿足流體動壓形成條件，或雖有動壓力，但壓力較低，油膜較薄時，在載荷的作用下，邊界膜互相接觸，橫向剪切力比較弱，這種摩擦狀態(tài)稱為邊界摩擦。油性分子吸附在表面三、流體摩擦當兩摩擦表面被流體（液體或氣體）完全隔開時，摩擦表面不會產生金屬間的直接摩擦，流體分子層間的粘剪阻力就是摩擦力，這種摩擦稱為流體摩擦。四、混合摩擦當動壓潤滑條件不具備，且邊界膜遭破壞時，就會出現(xiàn)流體摩擦、邊界摩擦和干摩擦同時存在的現(xiàn)象，這種摩擦狀態(tài)稱為混合摩擦。五、薄膜潤滑狀

3、態(tài)介于干摩擦和邊界摩擦之間，薄膜厚度僅幾納米，在現(xiàn)代精密機械系統(tǒng)(Ra很小)或MEMS中普遍存在實現(xiàn)流體摩擦有下列三種方法:1)流體動壓潤滑楔形空間，油膜厚度最大2）彈性流體動壓潤滑考慮了接觸區(qū)彈性變形和壓力對接觸區(qū)潤滑油粘度的影響的動壓潤滑稱為彈性流體動力潤滑,簡稱為彈流潤滑.兩表面的距離稱為平均油膜厚度。接觸區(qū)的出口處油膜變薄,這種現(xiàn)象稱為“頸縮”,此處兩表面距離稱為最小油膜厚度。3)流體靜壓潤滑用油泵將潤滑油經過節(jié)流器以所需要壓力注入被潤滑表面的油室,再由油室的封油邊流回油箱。4.2磨損磨損：運動副表面材料不斷損失磨損率:單位時間內材料的磨損體積或重量一、磨損過程（三階

4、段）:1)跑合磨損階段2)穩(wěn)定磨損階段3)劇烈磨損階段二、磨損分類：根據(jù)磨損機理可分為1）粘著磨損：2）磨粒磨損/磨削形成：邊界摩擦，載荷大，速度高，邊界膜破壞，表面尖峰接觸?，F(xiàn)象：形成材料轉移。影響因素：材料硬度，表面粗糙度，載荷、速度、溫度，不同材料配副。形成：表面微峰或外界硬質顆粒進入摩擦面?，F(xiàn)象：表面劃傷或犁溝現(xiàn)象。影響因素：環(huán)境，表面硬度、粗糙度。3）疲勞磨損（也稱疲勞點蝕）4）沖蝕磨損形成：接觸應力反復作用。軸承、齒輪?，F(xiàn)象：表層金屬剝落，形成點蝕凹坑。影響因素：表面硬度、粗糙度，潤滑油粘度。形成：一定速度的硬質微粒反復作用，表面受法向力及切向力。燃氣渦輪機葉片、

5、水輪機葉片。現(xiàn)象：表面疲勞，材料損失。影響因素：材料硬度5）腐蝕磨損-電化學作用形成：空氣中的酸、潤滑油中的無機酸產生化學作用或電化學作用?，F(xiàn)象：表面腐蝕并磨損。影響因素：環(huán)境、潤滑油的腐蝕性。6）微動磨損形成：小振幅、大頻率、點或線接觸。現(xiàn)象：磨損面積小。影響因素：載荷。4.3潤滑劑和添加劑潤滑劑：潤滑油、潤滑脂和固體潤滑劑一、潤滑油的粘度潤滑油的粘度反映了潤滑油在外力作用下抵抗剪切變形的能力，也是內摩擦力大小的標志。剪切應力τ與流體沿y方向速度的梯度成正比，即η定義為流體的動力粘度上式稱為牛頓流體粘性定律,凡符合此定律的流體稱為牛頓流體,否則稱為非牛頓流體。除此以外，還有

6、運動粘度和相對粘度（恩氏粘度）1）動力粘度η圖示,長、寬、高各為1m的流體，如果使立方體頂面流體層相對底面流體層產生1m/s的運動速度，所需要的外力F為1N時，則流體的粘度η為1N?s/m2，叫做“帕秒”，常用Pa?s表示。有時也用“（dyn?s/cm2）泊P”、“厘泊cP”表示。換算關系：1Pa?S=10P=1000cP2）運動粘度流體的動力粘度與同溫度下的密度ρ的比值,稱為運動粘度:單位是cm2/s,叫做“斯”,常用St表示恩氏粘度是相對粘度的一種,它是用200ml的粘性流體,在給定的溫度t下流經一定直徑和長度的毛細管所需的時間,與同體積的蒸餾水在20℃時流經同樣的毛細管

7、所需時間的比值來衡量流體的粘性。恩氏粘度用表示3)相對粘度換算關系：1m2/s=104St=106cSt礦物油ρ=0.85~0.91、粘溫特性二、潤滑油的特性潤滑油的粘度隨溫度的變化存在指數(shù)關系:2、潤滑油的粘壓特性粘度和壓力的關系近似表示為:3、油性—反映在摩擦表面的吸附性能（邊界潤滑和粗糙表面尤其重要）4、閃點—瞬時燃燒和碳化的溫度；燃點—長時間連續(xù)燃燒的溫度（高溫性能）；5、凝點—冷卻，由液體轉變?yōu)椴荒芰鲃拥呐R界溫度；(低溫啟動性能)6、極壓性（EP）,在重壓下表面膜破裂的最大接觸載荷，用PB表示