第七章摩擦磨損

1、第七章磨損與接觸疲勞第七章磨損與接觸疲勞1 1前言前言機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)，相互接觸零件間因相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生摩擦，而磨損正是由于摩擦產(chǎn)生的結(jié)果根據(jù)接觸物體之間是否發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)根據(jù)接觸物體之間是否發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)根據(jù)接觸物體之間的潤(rùn)滑情況：根據(jù)接觸物體之間的潤(rùn)滑情況： 動(dòng)摩擦動(dòng)摩擦靜摩擦靜摩擦摩擦摩擦 干摩擦干摩擦濕摩擦濕摩擦摩擦摩擦根據(jù)接觸物體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的形式根據(jù)接觸物體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的形式: :滾動(dòng)摩滾動(dòng)摩滑動(dòng)摩擦滑動(dòng)摩擦摩擦摩擦2 2 摩擦及磨損的概念摩擦及磨損的概念摩擦摩擦 兩個(gè)相互接觸的物體或物體與介質(zhì)之間在外力作用下，發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，或者具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，在接觸表面上所產(chǎn)生的阻礙作用稱為摩擦。阻

2、礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的阻力-摩擦力。摩擦力的方向總是沿著接觸面的切線方向，跟物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反，阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。摩擦力(F)與施加在摩擦面上的法向壓力(P)之比稱為摩擦系數(shù)，以表示，即=F/P。l按照兩接觸面運(yùn)動(dòng)方式的不同，可以將摩擦分為：滑動(dòng)摩擦：指的是一個(gè)物體在另一個(gè)物體上滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦。滾動(dòng)摩擦：指的是物體在力矩作用下，沿接觸表面滾動(dòng)時(shí)的摩擦。NsmaxSFfFFNddFfF sf靜摩擦系數(shù)靜摩擦系數(shù)df動(dòng)摩擦系數(shù)動(dòng)摩擦系數(shù)摩擦力的方向與物體運(yùn)動(dòng)（或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)）的方向相反摩擦力的方向與物體運(yùn)動(dòng)（或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)）的方向相反磨損，造成表層材料的損耗，零件尺寸變化，直接影響零件使用壽命機(jī)件正常運(yùn)行的

3、磨損過(guò)程一般可分為三個(gè)階段：跑合（磨合）階段穩(wěn)定磨損階段劇烈磨損階段3 3磨損及磨損的類型磨損及磨損的類型按按環(huán)境和介質(zhì)環(huán)境和介質(zhì)可分為：可分為： 流體磨損；流體磨損； 濕磨損；濕磨損； 干干 磨損磨損按按表面接觸性質(zhì)表面接觸性質(zhì)可分為：可分為： 金屬金屬-流體磨損；流體磨損； 金屬金屬-金屬磨損；金屬磨損； 金屬金屬-磨料磨損磨料磨損常用常用（磨損（磨損失效機(jī)制）失效機(jī)制）分類，六類：分類，六類：粘著磨損；粘著磨損； 磨料磨損；磨料磨損； 腐蝕磨損腐蝕磨損 微動(dòng)磨損；微動(dòng)磨損； 沖蝕磨損沖蝕磨損 表面疲勞磨損表面疲勞磨損( (接觸疲勞接觸疲勞) )四四磨損機(jī)制及影響因素磨損機(jī)制及影響因素1

4、粘著磨損又稱擦傷，咬合磨損。由于零件表面某些接觸點(diǎn)在高的局部壓力下發(fā)生粘合，在相互滑動(dòng)時(shí)，粘著點(diǎn)又被剪切分開，接觸面上有金屬磨屑被拉拽出來(lái)，這種過(guò)程反復(fù)進(jìn)行很多次，便導(dǎo)致了表面的損傷2.磨料磨損指硬的磨粒或凸出物對(duì)零件表面的摩擦過(guò)程中，使材料表面發(fā)生磨耗的現(xiàn)象。磨?；蛲钩鑫?石英，砂土，礦石等非金屬磨料，也包括零件本身磨損產(chǎn)物隨潤(rùn)滑油進(jìn)入摩擦面而形成的磨粒。 3. 腐蝕磨損摩擦面和周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，形成的腐蝕產(chǎn)物并在摩擦過(guò)程中被剝離出來(lái)而造成的磨損。實(shí)際上，可以認(rèn)為，它是同時(shí)發(fā)生了兩個(gè)過(guò)程：腐蝕和機(jī)械磨損。4. 微動(dòng)磨損兩接觸表面間小幅度的相對(duì)切向運(yùn)動(dòng)稱為微動(dòng)（Fretting）。

5、在壓緊的表面之間由于微動(dòng)而發(fā)生的磨損稱為微動(dòng)磨損。P151在一些機(jī)器的緊配合處，它們之間雖然沒有明顯的相對(duì)位移，但在外加循環(huán)載荷和振動(dòng)的作用下，在配合面的某些局部地區(qū)將會(huì)發(fā)生微小的滑動(dòng)5 沖蝕磨損： 流體或固體顆粒以一定的速率和角度對(duì)材料表面進(jìn)行沖擊所造成的磨損lD 1000 m，v 550m/s,其余稱外來(lái)?yè)p傷6.接觸疲勞也稱表面疲勞磨損，是指滾動(dòng)軸承、齒輪等類零件，在表面接觸壓應(yīng)力長(zhǎng)期反復(fù)作用下所引起的一種表面疲勞現(xiàn)象。接觸應(yīng)力概念接觸應(yīng)力概念 兩物體相互接觸，表面上產(chǎn)生局部?jī)晌矬w相互接觸，表面上產(chǎn)生局部壓力壓力- -接觸應(yīng)力接觸應(yīng)力一般出現(xiàn)如下兩種情況：一般出現(xiàn)如下兩種情況： (1)兩接

6、觸物體在加載前為線接觸(如圓柱與圓柱、圓柱與平面接觸) (2)兩接觸物體在加載前為點(diǎn)接觸(如滾珠軸承)接觸疲勞類型和損傷過(guò)程接觸疲勞類型和損傷過(guò)程接觸疲勞破壞分為三種主要類型 ： 點(diǎn)蝕、 淺層剝落、 深層剝落 (1)點(diǎn)蝕 ：深度在0.1-0.2mm以下的小塊剝落。裂紋一般起源于表面。剝落坑呈針狀或痘狀。 （2) 2)淺層剝落：淺層剝落： 其剝落深度一般為其剝落深度一般為0.2-0.2-0.4 mm0.4 mm(3)(3)深層剝落深層剝落 ：剝落坑較深：剝落坑較深( (0.4mm)0.4mm)、塊、塊大大。一般發(fā)生在表面強(qiáng)化的材料中，如。一般發(fā)生在表面強(qiáng)化的材料中，如滲碳鋼中。滲碳鋼中。影響接觸

7、疲勞抗力的因素影響接觸疲勞抗力的因素(1)材料的冶金質(zhì)量 夾雜大、分布不均，危害大馬氏體含碳量 ：0.5%C0.5%C、隱針、隱針（晶）（晶）M未溶碳化物的影響 ：細(xì)小(2) 熱處理和組織狀態(tài)硬度 ： HRC58-64，硬度接近， 或者，滾動(dòng)元件高出滾道10%，最好在一定表層深度范圍內(nèi)存在壓應(yīng)力，可提高殘余A含量磨損類型并非固定不變，在不同的外部條件和材料具有不同特性情況下，損傷機(jī)制會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化，由一種損傷機(jī)制變成另一種損傷機(jī)制。五五耐磨性評(píng)價(jià)耐磨性評(píng)價(jià) 表示磨損量的方法，表示磨損量的方法，可用可用摩擦表面摩擦表面法向尺寸減少量法向尺寸減少量來(lái)表，稱為線來(lái)表，稱為線磨損量、磨損量、體積磨損量體積

8、磨損量也可用也可用體積和重量法體積和重量法來(lái)表示，稱為來(lái)表示，稱為重量磨損重量磨損量量由于由于磨損量磨損量是是摩擦行程摩擦行程或或時(shí)間時(shí)間的的函數(shù)函數(shù)，也用也用耐磨強(qiáng)度耐磨強(qiáng)度或或耐磨率耐磨率表示其磨損特性，表示其磨損特性，前者前者- -單位行程磨損量，單位為單位行程磨損量，單位為m/mm/m或或mg/m;mg/m;后者后者- -單位時(shí)間的磨損量單位時(shí)間的磨損量, ,單位為單位為m/hrm/hr或或mg/hrmg/hr還經(jīng)常用還經(jīng)常用磨損量的磨損量的倒數(shù)倒數(shù)和和相對(duì)耐磨性相對(duì)耐磨性（）表材料的耐磨性。表材料的耐磨性。=被測(cè)試樣磨損量被測(cè)試樣磨損量/ /標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)試樣磨損量準(zhǔn)試樣磨損量1) MMG-10型型高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)磨損試驗(yàn)機(jī)。2)洛氏硬度計(jì)1臺(tái)。3)