机械设备的磨损规律.ppt

第一单元 机械的磨损与润滑学习目标：本单元由机械设备的磨损规律和机械设备的润滑两个课题组成。通过本单元的学习，学生应能够说出机械设备磨损失效的知识和磨损规律、润滑油的性能和选择原则；能够针对矿山现场机械设备工作状况和润滑方式选择润滑材料；能够对矿山现场机械设备的运行保养打下较为坚实的基础。1课题一机械设备的磨损规律任务描述：机械设备磨损是普遍存在的现象，是不可避免的。本课题主要对机械设备零件的摩擦磨损机理进行全面介绍。通过本课题的实施，使学生对机械设备零件的磨损失效、磨损规律有较全面的认识，为矿山机械设备的减摩打下一定的知识基础。2内内 摩摩 擦擦外外 摩摩 擦擦1 1、按摩擦机理不同分为：、按摩擦机理不同分为：内摩擦：在物质的内部发生的阻碍分子之间相对运动的现象。外摩擦：在相对运动的物体表面间发生的相互阻碍作用现象。摩擦当零件之间相互接触并有相对运动或相对运动趋势时，产生阻滞两个物体作相对切向运动的现象。所产生的阻滞力称为摩擦力。一、摩擦的种类及其机理一）摩擦的种类3静静 摩摩 擦擦动动 摩摩 擦擦2 2、按运动的状态不同分为：、按运动的状态不同分为：滑动摩擦滑动摩擦滚动摩擦滚动摩擦3 3、按运动的形式不同分为：、按运动的形式不同分为：干摩擦干摩擦边界摩擦边界摩擦流体摩擦流体摩擦混合摩擦混合摩擦4 4、滑动摩擦按润滑状态不同分为：、滑动摩擦按润滑状态不同分为：41.干摩擦 表面间无任何润滑剂或保护膜，表面金属直接接触时的摩擦。2.边界摩擦1功耗 磨损 温度 运动副表面有一层厚度1m的薄油膜，不足以将两金属表面完全分开，其表面部分微观高峰部分仍将相互搓削。摩擦性质取决于边界膜和表面吸附性能，比干摩擦的磨损轻，f 0.10.353.流体摩擦 3其摩擦系数最小，f 0.001 0.008，摩擦和磨损极轻，是理想的摩擦状态。是指摩擦表面完全被流体膜隔开，彼此不直接接触摩擦性质取决于流体内部分子间粘性阻力的摩擦。边界摩擦和混合摩擦在工程实际中很难区分，常统称为边界摩擦。4.混合摩擦 13是指摩擦表面间处于边界摩擦和流体摩擦的混合状态。混合摩擦能有效降低摩擦阻力，其摩擦系数比边界摩擦时要小得多。6二）摩擦的机理分子吸附说：当两个接触表面非常光滑时，接触摩擦力不但不降低，反而会提高，这一现象无法用机械咬合理论来解释。分子吸附学说认为：摩擦产生的原因是由于接触面上分子之间的相互吸引的结果。物体表面越光滑，实际接触面积就越大，接触面间的距离也就越小，分子间的作用力越强。克服该分子间作用力的摩擦力也就越大。表面凹凸学说：所有经过机械加工的表面并非绝对平坦光滑，都有不同程度的微观凸起和凹入。当凹凸不平的两个表面相互接触时，一个表面的部分“凸峰”可能会陷入另一表面的凹坑，产生机械咬合。当这两个相互接触的表面在外力的作用下发生相对运动时，相互咬合的部分会被剪断，此时摩擦力表现为这些凸峰被剪切时的变形阻力。根据这一观点，相互接触的表面越粗糙，相对运动时的摩擦力就越大。降低接触表面的粗糙度，或涂抹润滑剂以填补表面凹坑，都可以起到减少摩擦的作用。7磨粒磨损 疲劳磨损 粘附磨损 冲蚀磨损 腐蚀磨损 微动磨损 磨损种类 按磨损机理分 按磨损表面外观可分为 点蚀磨损 胶合磨损 擦伤磨损 二、磨损及其规律二、磨损及其规律磨损相对运动的零件表面因摩擦发生尺寸、形状和表面质量改变的现象。1.磨损的种类及机理8 磨损的机理 磨粒磨损磨粒磨损 疲劳磨损疲劳磨损 粘附磨损粘附磨损 冲蚀磨损冲蚀磨损 腐蚀磨损腐蚀磨损 微动磨损微动磨损 磨损类型：磨损类型：磨粒磨损也简称磨损，外部进入摩擦面间的游离硬颗粒（如空气中的尘土或磨损造成的金属微粒）或硬的轮廓峰尖在软材料表面上犁刨出很多沟纹时被移去的材料，一部分流动到沟纹两旁，一部分则形成一连串的碎片脱落下来成为新的游离颗粒，这样的微粒切削过程就叫磨粒磨损。潘存云教授研制9 磨损的机理：磨粒磨损磨粒磨损 疲劳磨损疲劳磨损 粘附磨损粘附磨损 冲蚀磨损冲蚀磨损 腐蚀磨损腐蚀磨损 微动磨损微动磨损 磨损类型：磨损类型：粘附磨损也称胶合，当摩擦表面的轮廓峰在相互作用的各点处由于瞬时的温升和压力发生“冷焊”后，在相对运动时，材料从一个表面迁移到另一个表面，便形成粘附磨损。严重的粘附磨损会造成运动副咬死。潘存云教授研制10 磨损的机理：磨粒磨损磨粒磨损 疲劳磨损疲劳磨损 粘附磨损粘附磨损 冲蚀磨损冲蚀磨损 腐蚀磨损腐蚀磨损 微动磨损微动磨损 磨损类型：磨损类型：疲劳磨损也称点蚀，是由于摩擦表面材料微体积在交变的摩擦力作用下，反复变形所产生的材料疲劳所引起的机械磨损。点蚀过程：产生初始疲劳裂纹扩展 微粒脱落，形成点蚀坑。潘存云教授研制11 磨损的机理：磨粒磨损磨粒磨损 疲劳磨损疲劳磨损 粘附磨损粘附磨损 冲蚀磨损冲蚀磨损 腐蚀磨损腐蚀磨损 微动磨损微动磨损 磨损类型：磨损类型：冲蚀磨损流动的液体或气体中所夹带的硬质物体或硬 质颗粒冲击零件表面所引起的机械磨损。利 用高压空气输送型砂或高压水输送碎石时，管道内壁所产生的机械磨损是实例之一。近年来，由于燃气涡轮机的叶片、火箭发动机的尾喷管这样一些部位的破坏，才引起人们对这种磨损形式的特别注意潘存云教授研制12 磨损的机理：磨粒磨损磨粒磨损 疲劳磨损疲劳磨损 粘附磨损粘附磨损 冲蚀磨损冲蚀磨损 腐蚀磨损腐蚀磨损 微动磨损微动磨损 磨损类型：磨损类型：腐蚀磨损当摩擦表面材料在环境的化学或电化学作用下引起腐蚀，在摩擦副相对运动时所产生的磨损即为腐蚀磨损。13 磨损的机理：磨粒磨损磨粒磨损 疲劳磨损疲劳磨损 粘附磨损粘附磨损 冲蚀磨损冲蚀磨损 腐蚀磨损腐蚀磨损 微动磨损微动磨损 磨损类型：磨损类型：微动磨损是指摩擦副在微幅运动时，由上述各磨损 机理共同形成的复合磨损。微幅运动可理 解为不足以使磨粒脱离摩擦副的相对运动。应用实例：轴与孔的过盈配合面、滚动轴承套圈的配合面、旋合螺纹的工作面、铆钉的工作面等。142、典型宏观磨损过程 磨损量时间磨合稳定磨损剧烈磨损一个机械零件的磨损过程大体可分为三个阶段：1）磨合阶段 磨合（跑合）：是指新零件在运转初期的磨损。包括摩擦表面轮廓峰的形状变化和表面材料被加工硬化两个过程。15新摩擦副表面比较粗糙，真实微观接触面积比较小，压强大，因此运转初期的磨损比较快。但是，磨损以后表面的微观凸峰降低，接触面积增大，压强减小，磨损的速度逐渐减慢。新摩擦表面的微观形貌新摩擦表面的微观形貌2）稳定磨损阶段这个阶段属于零件的正常工作阶段，磨损率稳定且较低。这一阶段的长短直接影响机器的寿命。3）剧烈磨损阶段零件经长时间工作磨损以后，表面精度下降，效率降低，冲击振动加大，温度升高，导致磨损加剧，最终导致零件报废。注：设计机器时，应该力求缩短磨合期，延长稳定磨损期，推迟剧烈磨损的到来。16