磨擦磨损及润滑课件.ppt
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1、第四章 摩擦、磨损及润滑概述,本章重点 摩擦的分类及弹性流体动力润滑的基本原理,摩擦的分类及机理 磨损的种类及过程 流体动力润滑的基本知识,本章难点 弹性流体动力润滑的基本原理,主要内容,内容提要:,本章主要内容是对摩擦学所研究的主要对象(即摩擦、磨损及润滑的基本问题)作简单扼要的介绍,重点在于阐述摩擦和磨损的分类和机理,形成油膜的动压和静压原理,以及弹性流体动力润滑的基本知识。,学习目标:,明确摩擦学所包含的主要内容、研究对象及发展摩擦学的重要经济价值。对于干摩擦、边界摩擦、混合摩擦、流体摩擦的机理和物理特征要有扼要的了解。初步了解磨损的一般规律及各种磨损的机理和物理特征。了解润滑的作用及润
2、滑剂的主要质量指标。掌握流体动力润滑的基本概念及楔形效应承载原理。,摩擦学(Tribology),41 摩擦,一、摩擦的类型,(1)、摩擦:内摩擦、外摩擦、静摩擦、动摩擦。(2)、根据位移形式不同分:滑动摩擦、滚动摩擦。(3)、滑动摩擦根据摩擦面间存在润滑剂的情况分:干摩擦、边界摩擦、流体摩擦、混合摩擦,边界摩擦、混合摩擦及流体摩擦都必须具备一定的润滑条件,所以,相应的润滑状态也常分别称为边界润滑、混合润滑及流体润滑。可以用膜厚比来大致估计两滑动表面所处的摩擦(润滑)状态,即,式中:hmin-两滑动粗糙表面间的最小公称油膜厚度,m;Ra1,Ra2-分别为两表面轮廓算术平均偏差,m。,膜厚比:,
3、当膜厚比l时,为边界摩擦(润滑)状态;当=l5时,为混合摩擦(润滑)状态;当5 时,为流体摩擦(润滑)状态。,1、干摩擦,(1)摩擦理论:,库仑公式,新理论:分子机械理论、能量理论、粘着理论,(2)简单粘着理论:,B:结点材料的 剪切强度极限sy:材料的压缩屈服极限,Ar:真实接触面积,摩擦副接触面积示意图,干摩擦是指表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属接触时的摩擦。此时产生较大的摩擦功耗和严重磨损,严禁出现.,1945年由鲍登(FPBowden)等人提出,18世纪提出,(3)修正粘附理论,真空中的洁净金属发生摩擦时,其摩擦系数要比常规环境里的摩擦系数大得多。鲍登等人于1964年又提出了一种更切
4、合实际的修正粘附理论。接触区同时有压 应力和切应力存在,在复合应力作用下,接触区出现了结点增长的现象。,当两金属界面被表面膜分隔开时,Bj为表面膜的剪切强度极限;当剪断发生在较软金属基体内时,Bj 为较软金属基体的剪切强度极限B;若表面膜局部破裂并出现金属粘附结点时,Bj将介于较软金属的剪切强度极限和表面膜的剪切强度极限之间。,2、边界摩擦(边界润滑),当运动副的摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开,摩擦性质取决于边界膜和表面的吸附性能时的摩擦称为边界摩擦.膜厚比l时.其摩擦系数通常约在0.1左右.,图:单层分子边界膜的摩擦模型,图:多层分子边界膜的,按边界膜形成机理,边界膜分为吸附膜(物理吸附膜
5、及化学吸附膜)和反应膜。,合理选择摩擦副材料和润滑剂,降低表面粗糙度值,在润滑剂中加入适量的油性添加剂和极压添加剂,都能提高边界膜强度。,二、摩擦的双重性:,4、流体摩擦(润滑),3、混合摩擦(润滑),当摩擦表面间处于边界摩擦与流体摩擦的混合状态时(膜厚比=l5),称为混合摩擦。越大,油膜承载比大,f越小。,当摩擦面间的润滑膜厚度大到足以将两个表面的轮廓峰完全隔开(即5)时,即形成了完全的流体摩擦(或称全液体摩擦)。,摩擦系数极小(油润滑时约为0.0010.008),而且不会有磨损产生,是理想的摩擦状态。,1.有利:带传动、自锁、汽车启动 2.有害:消耗能量、使零件磨损,42 磨损,一、典型的
6、磨损过程,1、磨合磨损过程,运动副之间的摩擦将导致零件表面材料的逐渐丧失或迁移,即形成磨损。磨损会影响机器的效率,降低工作的可靠性,甚至促使机器提前报废。,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。在一定载荷作用下形成一个稳定的表面粗糙度,且在以后过程中,此粗糙度不会继续改变,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糙度,摩擦条件保持相对稳定,磨损较缓,该段时间长短反映零件的寿命,3、急剧磨损阶段,2、稳定磨损阶段,经稳定磨损后,零件表面破坏,运动副间隙增大动载振动润滑状态改变温升磨损速度急剧上升直至零件失效,1.粘附磨损,二、磨损的类型,根据磨损机理来分
7、类:,当摩擦表面的轮廓峰在相互作用的各点处发生冷焊后,在相对滑动时,材料从一个表面迁移到另一个表面,便形成了粘附磨损。,降低磨粒磨损的措施:a.满足润滑条件 b.合理选材 c.提高表面光洁度d.加强防护密封装置,降低粘附磨损的措施:a.合理选择配对材料 b.采取表面处理 c.限温、限压 d.采取含油性极压添加剂,2.磨粒磨损,外部进入摩擦面间的游离硬颗粒或硬的轮廓峰尖在较软材料表面上进行微切削过程就叫磨粒磨损。,3.疲劳磨损,降低表面疲劳磨损的措施:,4.流体磨粒磨损和流体侵蚀磨损,5.机械化学磨损,三、磨损的双重性,2.有害:可靠性降低、机器失效,1.有利:减小零件表面粗糙度、磨削、研磨,c
8、.加极压添加剂 d.提高表面光洁度,a.合理选材及其硬度 b.选择粘度高的润滑油,疲劳磨损是指由于摩擦表面材料微体积在重复变形时疲劳破坏而引起的机械磨损。,流体磨粒磨损是指由流动的液体或气体中所夹带的硬质物体或硬质颗粒作用引起的机械磨损。流体侵蚀磨损是指由液流或气流的冲蚀作用引起的机械磨损。,机械化学磨损是指由机械作用及材料与环境的化学作用或电化学作用共同引起的磨损。氧化磨损是最常见的机械化学磨损之一。,43 润滑,润滑的概念:,在摩擦副间加入润滑剂,减低摩擦、减轻磨损的措施。,润滑的作用:,1.减小摩擦,提高机械效率;2.减轻磨损,延长机械使用寿命;还有冷却、防尘、吸振、防锈、清洗作用。,一
9、、润滑剂及主要性能,润滑剂可分为气体、液体(油)、半固体(脂)和固体四种基本类型,1、润滑油,有机油、矿物油、合成油,性能指标:,1)粘度:油的流动阻力或指抵抗变形的能力。是润滑油最重要的性能之一.,2)油性:又叫润滑性,指润滑油中极性分子与金属表面形成物理吸附膜或化学吸附膜的润滑性能。,3)凝点:又叫流动点,润滑油开始失去流动性的最高温度。是低温下工作的润 滑油的重要指标。,4)闪点和燃点:指油在标准仪器中加热所蒸发出的油汽,遇火焰能发出闪光的最低温度。是高温工作油的重要指标(通常应使工作温度比油的闪点低3040。).,5)极压性能:是油中加入含硫、氯、磷的有机极性化合物后,油中极性分子在金
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