機械設(shè)計基礎(chǔ)(第2章)

1、第2章 摩擦、磨損及潤滑概述重點：重點：1）各類摩擦的機理、物理特征及其影響因素）各類摩擦的機理、物理特征及其影響因素 2）各類磨損的機理、物理特征及其影響因素）各類磨損的機理、物理特征及其影響因素 3）潤滑與密封）潤滑與密封難點：如何根據(jù)工作情況，合適地選擇潤滑劑和密封裝置。難點：如何根據(jù)工作情況，合適地選擇潤滑劑和密封裝置。2.1 摩擦與磨損摩擦與磨損 摩擦是機器運轉(zhuǎn)過程中不可避免的物理現(xiàn)象。摩擦不僅消耗能量，摩擦是機器運轉(zhuǎn)過程中不可避免的物理現(xiàn)象。摩擦不僅消耗能量，而且使零件發(fā)生磨損，甚至導(dǎo)致零件的失效。磨損是摩擦的結(jié)果。為了而且使零件發(fā)生磨損，甚至導(dǎo)致零件的失效。磨損是摩擦的結(jié)果。為了

2、減少摩擦或降低磨損，往往要采用潤滑。減少摩擦或降低磨損，往往要采用潤滑。 摩擦在某些情況下是有益的，如帶傳動等，必須盡可能地增大它。摩擦在某些情況下是有益的，如帶傳動等，必須盡可能地增大它。磨損也有有利的一面，如新機械的跑合等。磨損也有有利的一面，如新機械的跑合等。 2.1 摩擦與磨損2.1.1 2.1.1 摩擦及其分類摩擦及其分類兩物體接觸區(qū)產(chǎn)生阻礙運動并消耗能量的現(xiàn)象，稱為摩擦摩擦。有些情況下卻要利用摩擦工作，如帶傳動，摩擦制動器等。2.1 摩擦與磨損1.干摩擦干摩擦 如果兩物體的滑動表面為無任何潤滑劑或保護膜的純金如果兩物體的滑動表面為無任何潤滑劑或保護膜的純金屬，這兩個物體表面直接接觸

3、時的摩擦稱為干摩擦屬，這兩個物體表面直接接觸時的摩擦稱為干摩擦 2. 2. 液體摩擦液體摩擦兩摩擦表面不直接接觸，被油膜隔開。根據(jù)摩擦副表面間的潤滑狀態(tài)將摩擦狀態(tài)分為四種：根據(jù)摩擦副表面間的潤滑狀態(tài)將摩擦狀態(tài)分為四種：2.1.1 2.1.1 摩擦及其分類摩擦及其分類2.1 摩擦與磨損2.1.2 磨損及其過程磨損及其過程 表面物質(zhì)在摩擦過程中不斷損失的現(xiàn)象稱為摩損。單位表面物質(zhì)在摩擦過程中不斷損失的現(xiàn)象稱為摩損。單位時間內(nèi)材料的磨損量稱為磨損率。磨損量可以用體積、質(zhì)量時間內(nèi)材料的磨損量稱為磨損率。磨損量可以用體積、質(zhì)量或厚度來衡量?；蚝穸葋砗饬?。工程上常利用磨損的原理來減小零件表面的工程上常利用

4、磨損的原理來減小零件表面的粗糙度，如磨削、研磨、拋光、跑合等。粗糙度，如磨削、研磨、拋光、跑合等。3.邊界摩擦邊界摩擦兩摩擦表面被吸附在表面的邊界膜隔開。兩摩擦表面被吸附在表面的邊界膜隔開。4.4.混合摩擦混合摩擦處于干摩擦、液體摩擦與邊界摩擦的混合狀態(tài)。處于干摩擦、液體摩擦與邊界摩擦的混合狀態(tài)。2.1 摩擦與磨損磨損過程大致可分為以下三個階段：磨損過程大致可分為以下三個階段：1.1.跑合（磨合）磨損階段跑合（磨合）磨損階段2.2.穩(wěn)定磨損階段穩(wěn)定磨損階段3.3.劇烈磨損階段劇烈磨損階段在跑合階段結(jié)束后應(yīng)清洗零件，更換潤滑油。在跑合階段結(jié)束后應(yīng)清洗零件，更換潤滑油。2.1 摩擦與磨損1.1.磨

5、粒磨損磨粒磨損 由于摩擦表面上的硬質(zhì)突出物或從外部進入摩擦表面的硬由于摩擦表面上的硬質(zhì)突出物或從外部進入摩擦表面的硬質(zhì)顆粒，對摩擦表面起到切削或刮擦作用，從而引起表層材質(zhì)顆粒，對摩擦表面起到切削或刮擦作用，從而引起表層材料脫落的現(xiàn)象，稱為磨粒磨損。料脫落的現(xiàn)象，稱為磨粒磨損。 減輕磨粒磨損：滿足潤滑條件，合理地選擇摩擦副的材減輕磨粒磨損：滿足潤滑條件，合理地選擇摩擦副的材料、降低表面粗糙度值以及加裝防護密封裝置等。料、降低表面粗糙度值以及加裝防護密封裝置等。2.1.3 磨損分類磨損分類 按照磨損的機理以及零件表面磨損狀態(tài)的不同把磨損分為：按照磨損的機理以及零件表面磨損狀態(tài)的不同把磨損分為：2.

6、粘著磨損粘著磨損粘著作用引起的磨損，稱為粘著磨損粘著作用引起的磨損，稱為粘著磨損。 粘著磨損按程度不同可分為五級：輕微磨損、涂抹、粘著磨損按程度不同可分為五級：輕微磨損、涂抹、擦傷、撕脫、咬死。擦傷、撕脫、咬死。 涂抹、擦傷、撕脫又稱為膠合，往往發(fā)生于高速、重載涂抹、擦傷、撕脫又稱為膠合，往往發(fā)生于高速、重載的場合。的場合。 合理地選擇配對材料，采用表面處理，限制摩擦表面的合理地選擇配對材料，采用表面處理，限制摩擦表面的溫度，控制壓強及采用含有油性極壓添加劑的潤滑劑等，溫度，控制壓強及采用含有油性極壓添加劑的潤滑劑等，都可減輕粘著磨損。都可減輕粘著磨損。2.1 摩擦與磨損2.1 摩擦與磨損3.

7、 .疲勞磨損（點蝕）疲勞磨損（點蝕） 兩摩擦表面為點或線接觸時，由于局部的彈性變形形成兩摩擦表面為點或線接觸時，由于局部的彈性變形形成了小的接觸區(qū)。這些小的接觸區(qū)形成的摩擦副如果受變化了小的接觸區(qū)。這些小的接觸區(qū)形成的摩擦副如果受變化接觸應(yīng)力的作用，則在其反復(fù)作用下，表層將產(chǎn)生裂紋。接觸應(yīng)力的作用，則在其反復(fù)作用下，表層將產(chǎn)生裂紋。 合理地選擇材料及材料的硬度，選擇粘度高的潤滑油，合理地選擇材料及材料的硬度，選擇粘度高的潤滑油，加入極壓添加劑或及減小摩擦面的粗糙度值等，可以提抗加入極壓添加劑或及減小摩擦面的粗糙度值等，可以提抗疲勞磨損的能力疲勞磨損的能力。4.4.腐蝕磨損腐蝕磨損 在摩擦過程中

8、，摩擦面與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反在摩擦過程中，摩擦面與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生物質(zhì)損失的現(xiàn)象，稱為腐蝕磨損。應(yīng)而產(chǎn)生物質(zhì)損失的現(xiàn)象，稱為腐蝕磨損。 實際上大多數(shù)磨損是以上述四種磨損形式的復(fù)合形式出實際上大多數(shù)磨損是以上述四種磨損形式的復(fù)合形式出現(xiàn)的?，F(xiàn)的。2.2 潤滑潤滑的主要作用是潤滑的主要作用是: :(1) (1) 減小摩擦系數(shù)減小摩擦系數(shù), ,提高機械效率提高機械效率(2) (2) 減輕磨損減輕磨損, ,延長機械的使用壽命。還可起到冷卻、延長機械的使用壽命。還可起到冷卻、防塵以及吸振等作用。防塵以及吸振等作用。2.2.1潤滑劑的性能與選擇潤滑劑的性能與選擇1.潤滑油潤滑油

9、主要有礦物油、合成油、動植物油等，其中應(yīng)用主要有礦物油、合成油、動植物油等，其中應(yīng)用最廣泛的為礦物油。最廣泛的為礦物油。 潤滑油最重要的一項物理性能指標(biāo)為潤滑油最重要的一項物理性能指標(biāo)為粘度粘度，它是選擇潤，它是選擇潤滑油的主要依據(jù)。滑油的主要依據(jù)。 2.2 潤滑2.2 潤滑 粘度可用動力粘度、運動粘度、條件粘度（恩氏粘度）粘度可用動力粘度、運動粘度、條件粘度（恩氏粘度）等表示。等表示。 潤滑油的主要物理性能指標(biāo)還有潤滑油的主要物理性能指標(biāo)還有凝點凝點、閃點閃點、燃點燃點和和油性油性等。等。 潤滑油的粘度并不是固定不變的，而是隨著溫度和壓潤滑油的粘度并不是固定不變的，而是隨著溫度和壓強而變化。

10、粘度隨溫度的升高而降低，且變化很大，因此，強而變化。粘度隨溫度的升高而降低，且變化很大，因此，在注明某種潤滑油的粘度時，必須同時標(biāo)明它的測試溫度，在注明某種潤滑油的粘度時，必須同時標(biāo)明它的測試溫度，否則便毫無意義。否則便毫無意義。2.潤滑脂潤滑脂 潤滑脂是在潤滑油中加入稠化劑潤滑脂是在潤滑油中加入稠化劑( (如鈣、鈉、鋰等金屬如鈣、鈉、鋰等金屬皂基）而形成的脂狀潤滑劑，又稱為黃油或干油。皂基）而形成的脂狀潤滑劑，又稱為黃油或干油。潤滑脂的主要性能指標(biāo)為潤滑脂的主要性能指標(biāo)為滴點滴點、錐（針）入度錐（針）入度和和耐水性耐水性等等 2.2 潤滑3.潤滑劑的選用潤滑劑的選用 潤滑劑選用的基本原則是：

11、在低速、重載、高溫和間潤滑劑選用的基本原則是：在低速、重載、高溫和間隙大的情況下，應(yīng)選用粘度較大的潤滑油；高速、輕載、隙大的情況下，應(yīng)選用粘度較大的潤滑油；高速、輕載、低溫和間隙小的情況下應(yīng)選粘度較小的潤滑油。潤滑脂主低溫和間隙小的情況下應(yīng)選粘度較小的潤滑油。潤滑脂主要用于速度低、載荷大、不需經(jīng)常加油、使用要求不高或要用于速度低、載荷大、不需經(jīng)常加油、使用要求不高或灰塵較多的場合。氣體、固體潤滑劑主要用于高溫、高壓、灰塵較多的場合。氣體、固體潤滑劑主要用于高溫、高壓、防止污染等一般潤滑劑不能適用的場合。防止污染等一般潤滑劑不能適用的場合。2.2 潤滑2.2.2 潤滑方法和潤滑裝置潤滑方法和潤滑

12、裝置機械設(shè)備的潤滑，主要集中在傳動件和支承件上。機械設(shè)備的潤滑，主要集中在傳動件和支承件上。機器的潤滑方法：機器的潤滑方法：集中潤滑集中潤滑分散潤滑分散潤滑2.2 潤滑潤滑裝置潤滑裝置 :油潤滑裝置油潤滑裝置脂潤滑裝置脂潤滑裝置固體潤滑裝置固體潤滑裝置氣體潤滑裝置氣體潤滑裝置 為了使?jié)櫥掷m(xù)、可靠、不漏油，同時為了防止外為了使?jié)櫥掷m(xù)、可靠、不漏油，同時為了防止外界臟物進入機體，必須采用相應(yīng)的密封裝置。界臟物進入機體，必須采用相應(yīng)的密封裝置。 密封裝置是一種能保證密封性的零件組合。一般包括密封裝置是一種能保證密封性的零件組合。一般包括被密封表面被密封表面(如軸和軸承座的圓柱表面如軸和軸承座的圓

13、柱表面)、密封件、密封件(例如例如O形密形密封圈、氈圈等封圈、氈圈等)和輔助件和輔助件(如副密封件、受力件、加固件等如副密封件、受力件、加固件等)。2.3 密封的方法及裝置2.3.1 密封裝置的分類密封裝置的分類動密封動密封密封后兩密封件之間有相對密封后兩密封件之間有相對運動運動的稱為動密封。的稱為動密封。動密封又動密封又分為接觸式、非接觸式密封，其中應(yīng)用較廣的是接觸式密分為接觸式、非接觸式密封，其中應(yīng)用較廣的是接觸式密封，它主要是利用各種密封圈或氈圈密封。封，它主要是利用各種密封圈或氈圈密封。2.3 密封的方法及裝置密封可分為兩大類：密封可分為兩大類：靜密封靜密封 密封后密封件之間固定不動的稱為靜密封。靜密封可密封后密封件之間固定不動的稱為靜密封。靜密封可采用各種墊片，包括金屬、非金屬墊片以及密封膠等采用各種墊片，包括金屬、非金屬墊片以及密封膠等。 在設(shè)計機械時，必須選擇合適的潤滑裝置和密封裝置，同時還要注意裝置的維護與保養(yǎng)。由于各種機械的工作條件不同，在選擇密封裝置時也會有所差異，也就是在某一工作條件下，這種裝置能有良好的密封效果，而當(dāng)工作條件改變時，仍然采用這種裝置