機械設計基礎第二章摩擦、磨損及潤滑課件

第二章摩擦、磨損及潤滑

§2—1摩擦與磨損

各類機器在工作時，其各零件相對運動的接觸部分都存在著摩擦，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，甚至導致零件失效。據(jù)統(tǒng)計，世界上l／3~1／2的能源消耗在摩擦上，而各種機械零件因磨損失效的也占全部失效零件的一個以上。磨損是摩擦的結(jié)果，潤滑則是減少摩擦和磨損的有力措施，這三者是相互聯(lián)系不可分割的。2/6/20231課件根據(jù)摩擦副表面間的潤滑狀態(tài)將摩擦狀態(tài)分為四種：一、摩擦及其分類1.干摩擦：兩物體滑動表面無任何潤滑劑或保護膜2.液體摩擦：油膜保護（1.5-2微米）3.邊界摩擦：油膜厚度小于1.5微米，介于1和2之間4.混合摩擦：1、2、3混合2/6/20232課件干摩擦—最不利

邊界摩擦—最低要求

液體摩擦混合摩擦

2/6/20233課件二、邊界摩擦（邊界潤滑）

物理吸附膜如圖

常溫、輕載、低速

化學吸附膜

中等載荷、速度和溫度

化學反應膜

重載、高速和高溫

三、混合摩擦（潤滑）

膜厚比

λ越大，油膜承載比例大，，f越小

四、流體摩擦（潤滑）

膜厚比λ>5

全液體摩擦

2/6/20235課件§2—2磨損一、典型的磨損過程

1、跑合磨損過程

2、穩(wěn)定磨損階段

3、急劇磨損階段

在一定載荷作用下形成一個穩(wěn)定的表面粗糙度，且在以后過程中，此粗糙度不會繼續(xù)改變，所占時間比率較小經(jīng)磨合的摩擦表面加工硬化，形成了穩(wěn)定的表面粗糙度，摩擦條件保持相對穩(wěn)定，磨損較緩,該段時間長短反映零件的壽命經(jīng)穩(wěn)定磨損后，零件表面破壞，運動副間隙增大→動載振動→潤滑狀態(tài)改變→溫升↑→磨損速度急劇上升→直至零件失效2/6/20236課件二、磨損的類型1、粘著磨損

當摩擦副受到較大正壓力作用時，由于表面不平，其頂峰接觸點受到高壓力作用而產(chǎn)生彈、塑性變形，附在摩擦表面的吸附膜破裂、溫升后使金屬的頂峰塑性面牢固地粘著并熔焊在—起，形成冷焊結(jié)點。在兩摩擦表面相對滑動時，材料便從一個表面轉(zhuǎn)移到另一個表面，成為表面凸起，促使摩擦表面進一步磨損。這種由于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、擦傷、撕脫、咬死。合理地選擇配對材料(如選擇異種金屬)，采用表面處理(如表面熱處理、噴鍍、化學處理等)，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，都可減輕粘著磨損。2/6/20237課件3、表面疲勞磨損

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接觸應力的作用，則在其反復作用下，表層將產(chǎn)生裂紋。隨著裂紋的擴展與相互連接，表層金屬脫落，形成許多月牙形的淺坑，這種現(xiàn)象稱為疲勞磨損，也稱點蝕。

合理地選擇材料及材料的硬度(硬度高則抗疲勞磨損能力強)，選擇粘度高的潤滑油，加入極壓添加劑或MoS2及減小摩擦面的粗糙度值等，可以提高抗疲勞磨損的能力。2/6/20239課件4、腐蝕磨損

在摩擦過程中，摩擦面與周圍介質(zhì)發(fā)生化學或電化學反應而產(chǎn)生物質(zhì)損失的現(xiàn)象，稱為腐蝕磨損。腐蝕磨損可分為氧化磨損、特殊介質(zhì)腐蝕磨損、氣蝕磨損等。腐蝕也可以在沒有摩擦的條件下形成，這種情況常發(fā)生于鋼鐵類零件，如化工管道、泵類零件、柴油機缸套等。2/6/202310課件2/6/202311課件4、潤滑劑的添加

二、粘性定律與潤滑油的粘度

1、粘性定律

牛頓粘性定律

η——流體的動力粘度

2/6/202313課件2、粘度常用單位

（1）動力粘度η

單位：N·s/m2

（2）運動粘度v

物理單位：cm2/s，—1St（斯）

（3）條件粘度（相對粘度）—恩氏粘度

2/6/202314課件3、影響潤滑油粘度的主要因素

（1）溫度

潤滑油的粘度隨著溫度的升高而降低粘度指數(shù)VI

（2）壓力P>10MP時，隨P↑→ηP↑三、流體潤滑簡介

1流體動力潤滑液體動力潤滑、氣體動力潤滑

2/6/202315課件2、彈性流體動力潤滑

2/6/202317課件3、流體靜力潤滑

2/6/202318課件四、潤滑方法和潤滑裝置油潤滑的方法多種多樣，其分類標準大概有兩種：集中潤滑或分散潤滑。分散潤滑比集中潤滑簡便。集中潤滑需要一個多出口的潤滑裝置供油，而分散潤滑中各摩擦剔的潤滑裝置則是各自獨立的。1.油潤滑裝置（1）手工給油潤滑裝置（2）滴油潤滑裝置（3）油浴潤滑裝置（4）飛濺潤滑裝置2/6/202319課件§2—4密封

一、密封裝置的分類（1）靜密封：密封后密封件之間固定不動（2）動密封：如旋轉(zhuǎn)軸和軸承蓋的密封密封件的分類見表2.3二、常用密封裝置1.回轉(zhuǎn)運動密封裝置O型密封圈：運動速度v<2-5m/sJ型、U型密封圈：用于較高轉(zhuǎn)速氈圈密封圈：用于低速脂潤滑處（1）密封圈密封裝置2/6/202321課件(2）端面密封裝置：常用在高溫、高壓、高速或腐蝕介質(zhì)工作條件下的回轉(zhuǎn)軸（3）曲路密封裝置：適用于環(huán)境差、轉(zhuǎn)速高的軸2.移動運動密封裝置：機器中相對移動的零件間的密封稱為移動密封，多采用密封圈密封（1）O型密封圈（2）V型密封圈（3）Y型和U型密封圈（4）L型密封圈2/6/202322