17 - 摩擦磨损润滑 -宋宝玉版- SBY

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1、第4章摩擦、磨损和润滑摩擦磨损现象摩擦存在于有相对运动或有相对运动趋势的物体表面或内部。摩擦是不可逆的过程。摩擦的后果：1)发热，消耗能量，过热失效。2)磨损，材料损失，丧失精度而失效。统计结果：1/3～1/2能量消耗在摩擦上。报废的零件中，80％是由于磨损造成的。润滑是工程中降低摩擦和功耗，提高机械效率，减轻磨损的最经济，最有效的，也是最常用的方法。摩擦磨损的研究简介摩擦的系统研究:起源于十七世纪，摩擦磨损和润滑机理复杂，至今仍在探讨上个世纪60年代末，形成一门新学科－摩擦学(tribology)在机械设计中，正确应用摩擦学知识，产生巨大的经济效益，但投资却不大，投资：效益≈1：（10

2、～30）据不完全统计，报废的零件中80%因磨损造成，如果很好的控制和减小磨损，不仅可延长零件使用寿命，还可节约大量维修费用。摩擦学研究的意义1965年英国统计，正确应用摩擦学知识，每年可节约5.15亿英镑1974年日本统计，正确应用摩擦学知识，每年可节约27.3亿美元到2000年中国统计，正确应用摩擦学知识，每年可节约400亿人民币。可见，学习和运用摩擦学基本理论，在机械设计中具有十分重要的意义。摩擦学设计思想，把正确应用摩擦学知识进行设计的过程称为摩擦学设计。摩擦学研究情况：十分普及（高校、研究所、工厂），国家重视（国家基金中专门设立摩擦学基金），全国摩擦学大会。《摩擦学学报》，《润滑

3、与密封》等杂志，国外《Wear》等。摩擦磨损并非总是有害，跑合、研磨、抛光；摩擦传动、制动。4-1摩擦（Friction）摩擦的定义：在外力作用下，兩个相互接触的物体有相对运动或相对运动趋势时，在摩擦界面产生切向阻力，这种切向阻力称为摩擦力，这种现象称为摩擦。按照两表面的润滑状况分4种：干摩擦边界摩擦(边界润滑)流体摩擦(流体润滑)混合摩擦(混合润滑)外摩擦：存在于两物体表面之间的摩擦称为外摩擦。内摩擦：流体运动时，由于分子间相互作用产生粘剪力，这种存在于流体内部的摩擦称为内摩擦。按照摩擦性质分2种：外摩擦；内摩擦摩擦的分类一、干摩擦摩擦力的大小：古典摩擦4定律摩擦力大小可表示为：现代摩

4、擦理论干摩擦的特点：1无润滑剂保护膜2摩擦系数大、磨损较大3摩擦取决于固体表面性质定义：不加润滑剂时，相对运动的零件表面直接接触，这样产生的摩擦称为干摩擦。二、边界摩擦定义：两表面加入润滑油后，在金属表面会形成一层边界膜，它可能是物理吸附膜，也可能是化学反应膜。不满足流体动压形成条件，或虽有动压力，但压力较低，油膜较薄时，在载荷的作用下，边界膜互相接触，这种摩擦状态称为边界摩擦。边界摩擦的特点：1摩擦磨损较小2取决于边界膜3取决于膜与边界作用三、流体摩擦（流体润滑）定义：当两摩擦表面被流体（液体或气体）完全隔开时，摩擦表面不会产生金属间的直接摩擦，流体层间的粘剪阻力就是摩擦力，这种摩擦称

5、为流体摩擦。实现流体摩擦的方法:1.流体动压润滑流体摩擦的特点：1需要一定的条件！2摩擦系数很小，几乎无磨损3摩擦仅取决于润滑剂性质，与边界几乎无关。2.弹性流体动压润滑定义：考虑了接触区弹性变形和压力对接触区润滑油粘度的影响的动压润滑称为弹性流体动力润滑(EHL),简称为弹流润滑。特性：两表面的距离称为平均油膜厚度。接触区的出口处油膜变薄,这种现象称为“颈缩”,此处两表面距离称为最小油膜厚度。仅在高副接触状态出现！3.流体静压润滑定义：用油泵将润滑油经过节流器,以所需要压力注入被润滑表面的油室,再由油室的封油边流回油箱。特点：可以全工况实现液体摩擦，几乎无磨损，但是需要较复杂的液压系统

6、，造价高，维护费用大。流体动压和弹性流体动压的问题：（靠运动速度足够大产生）1启停阶段速度低，动压力小，不能保证流体润滑，有磨损2工作参数变化，动压力不稳定3运动精度不足够高四、混合摩擦定义：当动压润滑条件不具备，且边界膜遭破坏时，就会出现流体摩擦、边界摩擦和干摩擦同时存在的现象，这种摩擦状态称为混合摩擦。特点：1多种摩擦状态并存，主要以边界和流体摩擦为主；2摩擦系数比边界摩擦低，有稍许磨损。但有时与边界摩擦难以区分，工程上将混合摩擦与边界摩擦统称为非液体摩擦或不完全液体摩擦状态。4-2磨损（Wear）一个零件的磨损过程大致可分为三个阶段。相当使用寿命运动间隙增大，引起动载荷，温升增加粗

7、糙度大，实际面积小剪应力大。磨损快磨平、增大面积，磨损慢1.跑和磨损阶段开始磨损较快，逐渐减慢。2.稳定磨损阶段磨损速度平稳缓慢3.剧烈磨损阶段磨损速度急剧增大磨损定义：运动副表面材料不断损失的现象称为磨损。磨损率定义：单位时间内材料的磨损量（体积、重量、厚度等）称为磨损率。设计时：要力求缩短跑合期，延长稳定期，推迟剧烈期—机理？磨损的类型（磨损研究滞后于摩擦：复杂+长时间结果）1.粘着磨损，汽缸活塞等，有润滑表面常见磨损形式。与材