摩擦学基础知识.pptx

第二章第二章 摩擦、磨损及润滑概述摩擦、磨损及润滑概述概述：概述：q摩擦摩擦是相对运动的物体表面间的相互阻碍作用现是相对运动的物体表面间的相互阻碍作用现象象q磨损磨损是由于摩擦而造成的物体表面材料的损失或是由于摩擦而造成的物体表面材料的损失或转移；转移；q润滑润滑是减轻摩擦和磨损所应采取的措施。是减轻摩擦和磨损所应采取的措施。关于摩擦、磨损与润滑的学科构成了摩擦学关于摩擦、磨损与润滑的学科构成了摩擦学(Tribology)Tribology)。概述：概述：世界上使用的能源大约有世界上使用的能源大约有 1/3 1/3 1/2 1/2 消耗于摩擦。消耗于摩擦。如果能够尽力减少无用的摩擦消耗，便可大量节省如果能够尽力减少无用的摩擦消耗，便可大量节省能源。另外，机械产品的易损零件大部分是由于磨能源。另外，机械产品的易损零件大部分是由于磨损超过限度而报废和更换的，如果能控制和减少磨损超过限度而报废和更换的，如果能控制和减少磨损，则既减少设备维修次数和费用，又能节省制造损，则既减少设备维修次数和费用，又能节省制造零件及其所需材料的费用。零件及其所需材料的费用。随着科学技术的发展，摩擦学的理论和应用随着科学技术的发展，摩擦学的理论和应用必将由宏观进入微观，由静态进入动态，由定性必将由宏观进入微观，由静态进入动态，由定性进入定量，成为系统综合研究的领域。进入定量，成为系统综合研究的领域。第一节第一节 摩摩 擦擦一、摩擦的机理一、摩擦的机理q“机械说机械说”产生摩擦的原因是表面微凸体的相互产生摩擦的原因是表面微凸体的相互阻碍作用；阻碍作用；q“分子说分子说”产生摩擦的原因是表面材料分子间的产生摩擦的原因是表面材料分子间的吸力作用；吸力作用；q“机械分子说机械分子说”两种作用均有。两种作用均有。二、摩擦的分类二、摩擦的分类内内 摩摩 擦：擦：在物质的内部发生的阻碍分子之间相对运在物质的内部发生的阻碍分子之间相对运动的现象。动的现象。外外 摩摩 擦：擦：在相对运动的物体表面间发生的相互阻碍在相对运动的物体表面间发生的相互阻碍作用现象。作用现象。静静 摩摩 擦：擦：仅有相对运动趋势时的摩擦。仅有相对运动趋势时的摩擦。动动 摩摩 擦：擦：在相对运动进行中的摩擦。在相对运动进行中的摩擦。滑动摩擦：滑动摩擦：物体表面间的运动形式是相对滑动。物体表面间的运动形式是相对滑动。滚动摩擦：滚动摩擦：物体表面间的运动形式是相对滚动。物体表面间的运动形式是相对滚动。三、三、种滑动摩擦状态种滑动摩擦状态干摩擦干摩擦：表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属接触时：表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属接触时的摩擦。的摩擦。摩擦理论：库仑公式摩擦理论：库仑公式 三、三、种滑动摩擦状态种滑动摩擦状态 边界摩擦边界摩擦：摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开，其摩：摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开，其摩擦性质取决于边界膜和表面的吸附性能时的摩擦。擦性质取决于边界膜和表面的吸附性能时的摩擦。流体摩擦流体摩擦：摩擦表面被流体膜隔开，摩擦性质取决于流：摩擦表面被流体膜隔开，摩擦性质取决于流体内部分子间粘性阻力的摩擦。流体摩擦时的摩擦系数体内部分子间粘性阻力的摩擦。流体摩擦时的摩擦系数最小，且不会有磨损产生，是理想的摩擦状态。最小，且不会有磨损产生，是理想的摩擦状态。混合摩擦混合摩擦：摩擦表面间处于边界摩擦和流体摩擦的混合：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。界摩擦时要小得多。边界摩擦边界摩擦和和混合摩擦混合摩擦在工程实际中很难区分，常统称为在工程实际中很难区分，常统称为不完全液体摩擦。不完全液体摩擦。第二节第二节 磨磨 损损一、典型的磨损过程一、典型的磨损过程 一、典型的磨损过程一、典型的磨损过程1 1、磨合磨损过程、磨合磨损过程2 2、稳定磨损阶段、稳定磨损阶段 3 3、急剧磨损阶段、急剧磨损阶段 新的零件在开始使用时一般处于这一阶段，磨损率新的零件在开始使用时一般处于这一阶段，磨损率较高，所占时间比率较小较高，所占时间比率较小 经磨合的摩擦表面加工硬化，形成了稳定的表面粗经磨合的摩擦表面加工硬化，形成了稳定的表面粗糙度，摩擦条件保持相对稳定，磨损较缓糙度，摩擦条件保持相对稳定，磨损较缓,该段时间长该段时间长短反映零件的寿命短反映零件的寿命 经稳定磨损后，零件表面破坏，运动副间隙增大经稳定磨损后，零件表面破坏，运动副间隙增大动载振动动载振动润滑状态改变润滑状态改变温升温升磨损速度急剧上磨损速度急剧上升升直至零件失效直至零件失效 二、磨损的机理二、磨损的机理 关于磨损机理与分类的见解颇不一致，大体上可关于磨损机理与分类的见解颇不一致，大体上可概括为：概括为：磨粒磨损磨粒磨损也简称磨损，是外部进入摩擦表面的游离也简称磨损，是外部进入摩擦表面的游离硬颗粒或硬的轮廓峰尖所引起的磨损。硬颗粒或硬的轮廓峰尖所引起的磨损。疲劳磨损疲劳磨损也称点蚀，是由于摩擦表面材料微体积在也称点蚀，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磨损。引起的磨损。粘附磨损粘附磨损也称胶合，当摩擦表面的轮廓峰在相互作也称胶合，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用的各点处由于瞬时的温升和压力发生“冷焊冷焊”后，后，在相对运动时，材料从一个表面迁移到另一个表面，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。便形成粘附磨损。二、磨损的机理二、磨损的机理冲蚀磨损冲蚀磨损流体中所夹带的硬质物质或颗粒，在流体流体中所夹带的硬质物质或颗粒，在流体冲击力作用下而在摩擦表面引起的磨损。冲击力作用下而在摩擦表面引起的磨损。腐蚀磨损腐蚀磨损当摩擦表面材料在环境的化学或电化学作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。为腐蚀磨损。微动磨损微动磨损是指摩擦副在微幅运动时，由上述各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。使磨粒脱离摩擦副的相对运动。第三节第三节 润润 滑滑 一、润滑剂分类一、润滑剂分类润滑剂润滑剂液体（如油、水及液态金属）液体（如油、水及液态金属）气体（如空气或其他气态工作介质）气体（如空气或其他气态工作介质）半固体（如润滑脂）半固体（如润滑脂）固体（如石墨、二硫化钼、聚四氟乙稀）固体（如石墨、二硫化钼、聚四氟乙稀）二、润滑剂及主要性能二、润滑剂及主要性能 1.1.润滑油润滑油 动植物油、矿物油、合成油。动植物油、矿物油、合成油。1 1）粘度）粘度 粘度是润滑油的主要质量指标，粘度值越高，粘度是润滑油的主要质量指标，粘度值越高，油越稠，反之越稀。油越稠，反之越稀。粘度的种类有很多，如：动力粘度、运动粘度、粘度的种类有很多，如：动力粘度、运动粘度、条件粘度等。条件粘度等。工程中常用工程中常用运动粘度运动粘度，单位是：，单位是：St(St(斯斯)或或 cStcSt(厘斯厘斯)，量纲为，量纲为(m m2 2/s)/s)；二、润滑剂及主要性能二、润滑剂及主要性能2 2）油性）油性3 3）凝点）凝点4 4）闪点和燃点）闪点和燃点5 5）氧化稳定性）氧化稳定性二、润滑剂及主要性能二、润滑剂及主要性能2 2、润滑脂、润滑脂 钙基润滑脂、钠基润滑脂、锂基润滑钙基润滑脂、钠基润滑脂、锂基润滑性能指标：性能指标：1 1）针入度）针入度 ，反映其稠度大小。，反映其稠度大小。2 2）滴点）滴点 ，决定工作温度。，决定工作温度。3.3.固体润滑剂固体润滑剂石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯等。石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯等。