機(jī)械設(shè)計課件：摩擦、磨損及潤滑概述 -

4.1概述

摩擦在某些情況下是有益的，如摩擦傳動、帶傳動、摩擦制動、摩擦離合器等；摩擦在大多數(shù)情況下又是有害的，如使機(jī)器造成能量損失、效率降低、溫度升高、磨損產(chǎn)生等。

有關(guān)摩擦、磨損與潤滑的科學(xué)與技術(shù)統(tǒng)稱為摩擦學(xué)。摩擦、磨損及潤滑概述

4.2摩擦

摩擦分類1.干摩擦

摩擦表面間無任何潤滑劑或保護(hù)膜的純金屬接觸時的摩擦。2.邊界摩擦

兩摩擦表面被吸附在表面的邊界膜隔開。3.流體摩擦

兩摩擦表面間存在壓力油膜，完全被潤滑油隔開，當(dāng)發(fā)生相對運(yùn)動時，僅在流體層之間存在摩擦，也稱為液體摩擦。4.混合摩擦

兩摩擦表面間常常處于干摩擦、邊界摩擦和流體摩擦的混合狀態(tài)。4.3磨損

由于摩擦而導(dǎo)致的摩擦表面材料的不斷喪失或遷移的現(xiàn)象。1.磨損過程2.磨損的類型黏附磨損磨粒磨損疲勞磨損腐蝕磨損沖蝕磨損微動磨損磨損類型3.減小磨損的主要方法（1）潤滑（2）合理選擇摩擦副材料（3）進(jìn)行表面處理（4）提高加工精度和表面質(zhì)量（5）改變運(yùn)動方式（6）合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計（7）改善摩擦副工作條件（8）正確使用維護(hù)4.4潤滑

在作相對運(yùn)動的兩個摩擦表面之間加入潤滑劑，可降低摩擦、減輕磨損、防止銹蝕、緩沖減振等。采用循環(huán)潤滑時，潤滑劑還能起到散熱降溫的作用。使用半固體狀的潤滑脂時，既可防止內(nèi)部的潤滑劑外泄，也可阻止外部的雜質(zhì)入侵，從而起到降低磨損、防塵密封的作用。1.潤滑劑的分類液體潤滑劑半固體潤滑劑固體潤滑劑氣體潤滑劑潤滑油水有機(jī)油動物油植物油礦物油化學(xué)合成油鈣基潤滑脂鈉基潤滑脂鋰基潤滑脂鋁基潤滑脂石墨二硫化鉬空氣氧氣氮?dú)?.潤滑劑的性能指標(biāo)1)潤滑油的性能指標(biāo)（1）黏度

潤滑油抵抗剪切變形的能力，即油液內(nèi)部產(chǎn)生相對運(yùn)動時內(nèi)摩擦阻力的大小。（2）油性黏度愈大、內(nèi)摩擦阻力愈大、流動性愈差。

潤滑油中極性分子吸附于摩擦表面形成邊界油膜的性能。吸附能力愈強(qiáng)，油性愈好，摩擦和磨損愈小。（3）極壓性

潤滑油中加入硫、氯、磷的有機(jī)化合物后，油中的極性分子在金屬表面生成抗磨、耐高壓的化學(xué)反應(yīng)膜的性能。（4）閃點(diǎn)和燃點(diǎn)

閃點(diǎn)是指當(dāng)油在標(biāo)準(zhǔn)儀器中加熱所蒸發(fā)出的油汽，一遇火焰即能發(fā)出閃光時的最低溫度。燃點(diǎn)是指閃爍持續(xù)5s以上的最低溫度。閃點(diǎn)是衡量潤滑油易燃性的一種尺度。通常應(yīng)使工作溫度比油的閃點(diǎn)低20~30℃。（5）凝點(diǎn)指潤滑油在規(guī)定條件下不能自由流動時的最高溫度。

潤滑油在低溫下工作的一個重要指標(biāo)，直接影響到機(jī)器在低溫下的起動性能和磨損情況。（6）氧化穩(wěn)定性

當(dāng)潤滑油暴露在高溫氣體中時，也會發(fā)生氧化反應(yīng)生成硫、氯、磷的酸性化合物。這些化合物是一些膠狀沉積物，不但腐蝕金屬，而且加劇零件的磨損。2.潤滑脂的性能指標(biāo)（1）針入度

針入度也叫錐入度、稠度，是指一個質(zhì)量為1.5N的標(biāo)準(zhǔn)錐體，在25℃恒溫下，由潤滑劑表面經(jīng)5s后刺入的深度（以0.1mm計）。

針入度愈小潤滑脂愈黏稠，承載能力愈強(qiáng)，密封性能愈好。

錐入度是潤滑脂的一項(xiàng)主要指標(biāo)，潤滑脂的牌號就是該潤滑脂錐入度的等級。

滴點(diǎn)是指在規(guī)定的加熱條件下，潤滑脂從標(biāo)準(zhǔn)測量杯的孔口滴下第一滴油時的溫度。滴點(diǎn)標(biāo)志潤滑脂耐高溫的能力。潤滑脂的滴點(diǎn)決定了潤滑脂的工作溫度。潤滑脂的工作溫度應(yīng)低于滴點(diǎn)20~30℃。（2）滴點(diǎn)3.添加劑（1）提高潤滑劑的油性、極壓性和在極端工作條件下更有效的工作能力。（2）推遲潤滑劑的老化變質(zhì)，延長其正常使用壽命。（3）改善潤滑劑的物理性能，如降低凝點(diǎn)、消除泡沫、提高黏度、改進(jìn)其黏–溫特性等。1）添加劑的作用2）添加劑的種類（1）油性添加劑

油性添加劑主要是脂肪酸構(gòu)成，其他一些有類似長鏈結(jié)構(gòu)的乙醇和酯類也有應(yīng)用，如硬脂酸鋁、磷酸三乙酯、硫化異丁烯、環(huán)烷酸鉛等。將油性添加劑微量（約1%）溶解于油中可以提高油膜強(qiáng)度，在邊界潤滑條件下保持良好的潤滑狀態(tài)。

在油中加入0.5%~10%的含有鉛、鋅的氯、硫、磷化合物，如二硫二苯、亞磷酸二丁脂、二烷基二硫代磷酸鋅等，可以在金屬表面形成一層熔點(diǎn)高、剪切強(qiáng)度小的保護(hù)膜。減輕磨損，防止發(fā)生嚴(yán)重的表面破壞。用于機(jī)床導(dǎo)軌上還可避免爬行現(xiàn)象的出現(xiàn)。（2）極壓與抗磨添加劑

為了防止內(nèi)燃機(jī)氣缸或曲軸箱中因氧化而生成的膠狀物沉積下來、加劇磨損，甚至發(fā)生黏著或卡死現(xiàn)象，可在潤滑油中加入0.5%~1%的聚異丁烯、丁二酰亞胺或石油磺酸鈣添加劑，從而將膠狀物分散、懸浮在油中，大大減輕磨損并延長潤滑油的使用壽命。（3）分散凈化劑

這類添加劑通常由硫、磷與油溶胺和苯酚的化合物構(gòu)成，如硫磷化烯烴鈣鹽、油溶性酚醛、芳香胺等。在油中加入0.25%~5%的添加劑可防止?jié)櫥脱趸冑|(zhì)，腐蝕零件。（4）抗氧化劑

對于在嚴(yán)寒地區(qū)或低溫下工作的機(jī)械，如冷凍機(jī)，為了防止?jié)櫥鸵蚰潭龃笞枇蚴櫥芰Γ杉尤?.1%~1%的聚甲基丙烯酸酯、長鏈烷基酚之類的高分子化合物，以防止石油在低溫下形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使其保持流動狀態(tài)。（5）降凝劑

為了改善普通礦物油的黏–溫特性，使其能適應(yīng)較大的溫度范圍，可以加入3%~10%的聚甲基丙烯酸酯、聚異丁烯等高分子聚合物，使得潤滑油在高溫時不易變稀，在低溫時又不致過稠。6）增黏劑4.潤滑方法與潤滑裝置1）油潤滑（1）人工加油潤滑旋套式注油杯壓配式注油杯（2）滴油潤滑針閥式注油杯（3）油繩潤滑油繩注油杯（4）油環(huán)、油鏈潤滑油環(huán)潤滑油鏈潤滑（5）浸油潤滑與飛濺潤滑飛濺潤滑（6）壓力循環(huán)潤滑（7）油霧潤滑浸油潤滑2）脂潤滑旋蓋式黃油杯4.5流體潤滑簡介1.流體動壓潤滑

兩個作相對運(yùn)動的摩擦表面，借助于相對速度而產(chǎn)生的黏性流體膜將兩摩擦表面完全隔開，由流體膜產(chǎn)生的壓力來平衡外載荷的潤滑方式。形成流體動壓潤滑的必要條件是：（1）兩表面必須形成楔形間隙；（2）兩表面必須有一定的相對運(yùn)動速度，且相對運(yùn)動速度的方向使得潤滑油由大口進(jìn)小口出；