磨擦磨損及潤(rùn)滑

關(guān)于磨擦磨損及潤(rùn)滑第1頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)17分，星期五干摩擦—最不利（無(wú)潤(rùn)滑狀態(tài)）

邊界摩擦—最低要求（邊界潤(rùn)滑狀態(tài)）流體摩擦（流體潤(rùn)滑狀態(tài)）混合摩擦（混合潤(rùn)滑狀態(tài)）金屬摩擦副的滑動(dòng)摩擦：第2頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)17分，星期五一、干摩擦

古典摩擦理論的摩擦力計(jì)算公式：

庫(kù)侖公式

新理論：分子—機(jī)械理論、能量理論、粘著理論

不加潤(rùn)滑劑時(shí)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件表面直接接觸，這樣產(chǎn)生的摩擦稱為干摩擦(如真空中)。ｆ＝0.30～0.35第3頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)17分，星期五一、干摩擦

簡(jiǎn)單粘著理論：

第4頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)17分，星期五二、邊界摩擦（邊界潤(rùn)滑）

兩表面加入潤(rùn)滑油后，在金屬表面會(huì)形成一層邊界膜，它可能是物理吸附膜，也可能是化學(xué)反應(yīng)膜。不滿足流體動(dòng)壓形成條件，或雖有動(dòng)壓力，但壓力較低，油膜較薄時(shí)，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。邊界膜：比較牢固地吸附在金屬表面的分子膜。ｆ＝0.01～0.1第5頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)17分，星期五物理吸附膜如圖

常溫、輕載、低速

化學(xué)吸附膜

中等載荷、速度和溫度

化學(xué)反應(yīng)膜

重載、高速和高溫

膜厚比

λ越大，油膜承載比例大，f越小

判斷摩擦狀態(tài)：邊界摩擦λ≤１邊界膜強(qiáng)度:合理選擇潤(rùn)滑副材料和潤(rùn)滑劑,降低表面粗糙度值,潤(rùn)滑劑中加油性和極壓添加劑第6頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)17分，星期五三、流體摩擦（潤(rùn)滑）

膜厚比λ>3～４

全液體摩擦

當(dāng)兩摩擦表面被流體（液體或氣體）完全隔開(kāi)時(shí)，摩擦表面不會(huì)產(chǎn)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。ｆ＝0.001～0.008第7頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)17分，星期五當(dāng)動(dòng)壓潤(rùn)滑條件不具備，且邊界膜遭破壞時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)流體摩擦、邊界摩擦和干摩擦同時(shí)存在的現(xiàn)象，這種摩擦狀態(tài)稱為混合摩擦。非（完全）液體摩擦膜厚比四、混合摩擦（潤(rùn)滑）

１≥λ≥3第8頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)17分，星期五§4—2磨損一、典型的磨損過(guò)程（三階段）

1、磨合磨損過(guò)程

2、穩(wěn)定磨損階段

3、劇烈磨損階段

在一定載荷作用下形成一個(gè)穩(wěn)定的表面粗糙度，且在以后過(guò)程中，此粗糙度不會(huì)繼續(xù)改變，所占時(shí)間比率較小經(jīng)磨合的摩擦表面加工硬化，形成了穩(wěn)定的表面粗糙度，摩擦條件保持相對(duì)穩(wěn)定，磨損較緩,該段時(shí)間長(zhǎng)短反映零件的壽命經(jīng)穩(wěn)定磨損后，零件表面破壞，運(yùn)動(dòng)副間隙增大→動(dòng)載、振動(dòng)→潤(rùn)滑狀態(tài)改變→溫升↑→磨損速度急劇上升→直至零件失效第9頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)17分，星期五二、磨損分類：根據(jù)磨損機(jī)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(zhuǎn)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(zhì)顆粒進(jìn)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。第10頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)17分，星期五3）疲勞磨損（也稱疲勞點(diǎn)蝕）4）流體磨粒、沖蝕磨損形成：接觸應(yīng)力反復(fù)作用。軸承、齒輪。現(xiàn)象：表層金屬剝落，形成點(diǎn)蝕凹坑。影響因素：表面硬度、粗糙度，潤(rùn)滑油粘度。形成：一定速度的硬質(zhì)微粒反復(fù)作用，表面受法向力及切向力。燃?xì)鉁u輪機(jī)葉片、水輪機(jī)葉片?，F(xiàn)象：表面疲勞，材料損失。影響因素：材料硬度第11頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)17分，星期五5）腐蝕磨損-電化學(xué)作用形成：空氣中的酸、潤(rùn)滑油中的無(wú)機(jī)酸產(chǎn)生化學(xué)作用或電化學(xué)作用?，F(xiàn)象：表面腐蝕并磨損。影響因素：環(huán)境、潤(rùn)滑油的腐蝕性。6）微動(dòng)磨損形成：小振幅、大頻率、點(diǎn)或線接觸。現(xiàn)象：磨損面積小。影響因素：載荷。第12頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)17分，星期五2、潤(rùn)滑脂

鈣基潤(rùn)滑脂、鈉基潤(rùn)滑脂、鋰基潤(rùn)滑脂

3、固體潤(rùn)滑劑

石墨、二硫化鉬、氮化硼、蠟、聚氟乙烯、酚醛樹(shù)脂

§4—3潤(rùn)滑劑、添加劑和潤(rùn)滑方法

1、潤(rùn)滑油

有機(jī)油、礦物油、合成油

潤(rùn)滑劑：氣體、液體、半固體和固體第13頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)17分，星期五一、潤(rùn)滑油的粘度潤(rùn)滑油的粘度反映了潤(rùn)滑油在外力作用下抵抗剪切變形的能力，也是內(nèi)摩擦力大小的標(biāo)志。第14頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)17分，星期五

剪切應(yīng)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(dòng)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，還有運(yùn)動(dòng)粘度和條件粘度（恩氏粘度）第15頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)17分，星期五1）動(dòng)力粘度η圖示,長(zhǎng)、寬、高各為1m的流體，如果使立方體頂面流體層相對(duì)底面流體層產(chǎn)生1m/s的運(yùn)動(dòng)速度，所需要的外力F為1N時(shí)，則流體的粘度η為1N?s/m2，叫做“帕秒”，常用Pa?s表示。有時(shí)也用“（dyn?s/cm2）泊P”、“厘泊cP”表示。換算關(guān)系：1Pa?S=10P=1000cP第16頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)17分，星期五2）運(yùn)動(dòng)粘度

流體的動(dòng)力粘度與同溫度下的密度ρ的比值,稱為運(yùn)動(dòng)粘度:

單位是cm2/s,叫做“斯”,常用St表示恩氏粘度是相對(duì)粘度的一種,它是用200ml的粘性流體,在給定的溫度t下流經(jīng)一定直徑和長(zhǎng)度的毛細(xì)管所需的時(shí)間,與同體積的蒸餾水在20℃時(shí)流經(jīng)同樣的毛細(xì)管所需時(shí)間的比值來(lái)衡量流體的粘性。（恩氏粘度用表示）3)條件粘度換算關(guān)系：1m2/s=104St=106cSt礦物油ρ=850~900kg/m3第17頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)17分，星期五1、粘溫特性二、潤(rùn)滑油的特性

潤(rùn)滑油的粘度隨溫度的變化存在指數(shù)關(guān)系:2、潤(rùn)滑油的粘壓特性

粘度和壓力的關(guān)系近似表示為:第18頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)17分，星期五3、油性—反映在摩擦表面的吸附性能（邊界潤(rùn)滑和粗糙表面尤其重要）4、閃點(diǎn)—瞬時(shí)燃燒和碳化的溫度；燃點(diǎn)—長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)燃燒的溫度（高溫性能）；5、凝點(diǎn)—冷卻，由液體轉(zhuǎn)變?yōu)椴荒芰鲃?dòng)的臨界溫度；(低溫啟動(dòng)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，(極限載荷）7、酸值—限制潤(rùn)滑劑變質(zhì)后對(duì)表面的腐蝕3、油性—反映在摩擦表面的吸附性能（邊界潤(rùn)滑和粗糙表面尤其重要）4、閃點(diǎn)—瞬時(shí)燃燒和碳化的溫度；燃點(diǎn)—長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)燃燒的溫度（高溫性能）；5、凝點(diǎn)—冷卻，由液體轉(zhuǎn)變?yōu)椴荒芰鲃?dòng)的臨界溫度；(低溫啟動(dòng)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，(極限載荷）7、酸值—限制潤(rùn)滑劑變質(zhì)后對(duì)表面的腐蝕第19頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)17分，星期五潤(rùn)滑油的選用:我國(guó)將柴油機(jī)潤(rùn)滑油按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分為五個(gè)等級(jí)。（CA、CB、CC、CD、CE）其中農(nóng)用運(yùn)輸車常用CC級(jí)潤(rùn)滑油，它又分為5W/30、5W/40、10W/30、l0W/40、10W/40、20W/40、30、40等8種粘度型號(hào)。數(shù)值越大，潤(rùn)滑油的粘度越大。應(yīng)根據(jù)不同的季節(jié)、地區(qū)和柴油機(jī)的技術(shù)狀態(tài)，選用不同牌號(hào)的潤(rùn)滑油。在保證可靠潤(rùn)滑的前提下，為使發(fā)動(dòng)機(jī)有效地發(fā)揮其效率，盡量選用低牌號(hào)的潤(rùn)滑油。夏季可選用40CC級(jí)柴油機(jī)潤(rùn)滑油，冬季可選用30CC級(jí)柴油機(jī)潤(rùn)滑油。對(duì)于新出廠的柴油機(jī)，由于各運(yùn)動(dòng)件配合間隙較小，選用的潤(rùn)滑油粘度可適當(dāng)?shù)鸵恍?。?0頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)17分，星期五三、潤(rùn)滑脂及其主要性能1）針入度軟硬程度H(mm)/0.1阻力大小、流動(dòng)性強(qiáng)弱標(biāo)準(zhǔn)錐體，150g，25℃，5sh組成：基礎(chǔ)油+稠化劑+添加劑+澎潤(rùn)土潤(rùn)滑脂的性能指標(biāo)：針入度、滴點(diǎn)、析油量、機(jī)械雜質(zhì)、灰分、水分第21頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)17分，星期五2）滴點(diǎn)----固體流體的溫度轉(zhuǎn)折點(diǎn)，表示耐熱性3）防水性能；4）靜音性能；5）種類

A)鈣基脂：抗水，適于輕中重載荷；

B)鈉基脂：高溫，但不抗水；

C)鋰基脂：多用途，最好；

D)鋁基脂：高度耐水性，航運(yùn)機(jī)械

E)其它特種潤(rùn)滑脂（特種合成油、添加劑、稠化劑等）第22頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)17分，星期五①鈣基潤(rùn)滑脂由機(jī)油、動(dòng)植物油和石灰制成的稠密的油膏，呈黃色。它具有良好的耐水性，適用于與水分或潮氣接觸的機(jī)件的潤(rùn)滑。由于它用水做穩(wěn)定劑，當(dāng)使用溫度超過(guò)規(guī)定值時(shí)就會(huì)失水，使?jié)櫥慕Y(jié)果結(jié)構(gòu)破壞，所以它不耐高溫，通常不超過(guò)70℃。鈣基潤(rùn)滑脂根據(jù)其針入度的大小又分為五個(gè)牌號(hào)，其代號(hào)分別為ZG-1、ZG-2、ZG-3、ZG-4和ZG-5。號(hào)越大，針入度越小，脂越硬。1號(hào)適用于溫度較低的工作條件；2號(hào)適用于輕負(fù)荷且溫度不超過(guò)55℃的滾珠軸承；3號(hào)適用于中負(fù)荷、中轉(zhuǎn)速且溫度60℃以下的機(jī)械摩擦部分；4號(hào)、5號(hào)適用于溫度在70℃以下的重負(fù)荷低速機(jī)械的潤(rùn)滑。中小功率柴油機(jī)的冷卻水泵軸承的潤(rùn)滑，加以注4號(hào)鈣基潤(rùn)滑脂為最合適。

第23頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)17分，星期五②鈉基潤(rùn)滑脂:由機(jī)油和肥皂混合而成，顏色由黃到暗褐，甚至黑色。其特點(diǎn)之一是耐高溫，被廣泛應(yīng)用在高溫下工作的機(jī)器上。它的另一特點(diǎn)是親水性強(qiáng)，遇水后被溶解即失效，因此不能用于接觸水的部位。鈉基潤(rùn)滑脂按針入度分為ZN-2、ZN-3、ZN-4三個(gè)牌號(hào)。2號(hào)和3號(hào)適用于溫度不高于115℃的摩擦部分，但不能用于與水接觸的部位；4號(hào)適用于溫度不高于135℃的摩擦部分，也不能用于有水或潮濕的部位。發(fā)電機(jī)軸承和離合器軸承必須使用鈉基潤(rùn)滑脂。

第24頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)17分，星期五③鈣鈉基潤(rùn)滑脂。為混合皂基潤(rùn)滑脂、分為ZGN-1和ZGN-2兩個(gè)牌號(hào)。其耐水性比鈉基潤(rùn)滑脂強(qiáng)，耐高溫性強(qiáng)于鈣基潤(rùn)滑脂。適用于高溫下工作的軸承的潤(rùn)滑，其上限工作溫度為100℃。第25頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)17分，星期五④鋰基潤(rùn)滑脂:ZL-1、ZL-2、ZL-3、ZL-4。多用途的潤(rùn)滑脂，-20至145度范圍內(nèi)的各種機(jī)械設(shè)備的滾動(dòng)和滑動(dòng)摩擦部位的潤(rùn)滑。第26頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)17分，星期五API質(zhì)量等級(jí)分類，汽油機(jī)油分為SA、SB、SC、SD、SE、SF、SG

柴油機(jī)油分為：CA、CB、CD、CE、CF加W的是冬季油，不加的是夏季油第27頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)17分，星期五例如:5W/30是冬夏通用油5—牌號(hào)（運(yùn)動(dòng)粘度）5W/30意思代表既能滿足冬季用5號(hào)油，又能滿足夏季30號(hào)油的場(chǎng)合的多級(jí)油L-AN46L--潤(rùn)滑劑AN-全損耗系統(tǒng)用油，精制的礦物油類類（L）品種（AN）數(shù)字（46)第28頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)17分，星期五注:內(nèi)燃機(jī)油和齒輪油是按100攝氏度運(yùn)動(dòng)粘度劃分的，其它潤(rùn)滑油是按40攝氏度的劃分的第29頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)17分，星期五四、固體潤(rùn)滑劑用途：真空、輻射、重載等惡劣環(huán)境；種類：MoS2，PTFE，石墨，氟化石墨，WS2、納米材料應(yīng)用方法：涂鍍，沉積，粘貼，嵌入，添加劑第30頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)17分，星期五五、添加劑作用越來(lái)越大，在潤(rùn)滑脂、合成油中不加添加劑，則潤(rùn)滑很差或沒(méi)有潤(rùn)滑作用種類繁多：１）油性添