第2章---摩擦、磨损及润滑概述

第二章摩擦、磨损1机械设计基础第2章摩擦、磨损及润滑概述§1.1摩擦与磨损§2.2润滑§2.3密封装置第二章摩擦、磨损2机械设计基础2.1摩擦与磨损摩擦是机器运转过程中不可避免的物理现象。世界上1/3~1/2的能源消耗在摩擦上，各种机械零件因磨损失效的也占全部失效零件的一半以上。磨损是摩擦的结果，润滑则是减少摩擦和磨损的有力措施。2.1.1摩擦及其分类两物体接触区产生阻碍运动并消耗能量的现象，称为摩擦。有些情况下却要利用摩擦工作，如带传动，摩擦制动器等。第二章摩擦、磨损3机械设计基础1.干摩擦如果两物体的滑动表面为无任何润滑剂或保护膜的纯金属。2.液体摩擦两摩擦表面不直接接触，被油膜隔开。根据摩擦副表面间的润滑状态将摩擦状态分为四种：第二章摩擦、磨损4机械设计基础2.1.2磨损及其过程运动副之间的摩擦将导致零件表面材料的逐渐损失，这种现象称为磨损。单位时间内材料的磨损量称为磨损率。工程上常利用磨损的原理来减小零件表面的粗糙度，如磨削、研磨、抛光、跑合等。3.边界摩擦两摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开。4.混合摩擦处于摩擦、液体摩擦与边界摩擦的混合状态。第二章摩擦、磨损5机械设计基础磨损过程大致可分为以下三个阶段：1.跑合（磨合）磨损阶段2.稳定磨损阶段3.剧烈磨损阶段此阶段的特征是磨损速度及磨损率都急剧增大。在跑合阶段结束后应清洗零件，更换润滑油。第二章摩擦、磨损6机械设计基础1.磨粒磨损由于摩擦表面上的硬质突出物或从外部进入摩擦表面的硬质颗粒，对摩擦表面起到切削或刮擦作用，从而引起表层材料脱落的现象，称为磨粒磨损。减轻磨粒磨损：满足润滑条件，合理地选择摩擦副的材料、降低表面粗糙度值以及加装防护密封装置等。2.1.3磨损分类按照磨损的机理以及零件表面磨损状态的不同把磨损分为：第二章摩擦、磨损7机械设计基础2.粘着磨损粘着作用引起的磨损，称为粘着磨损。粘着磨损按程度不同可分为五级：轻微磨损、涂抹、擦伤、撕脱、咬死。涂抹、擦伤、撕脱又称为胶合，往往发生于高速、重载的场合。合理地选择配对材料，采用表面处理，限制摩擦表面的温度，控制压强及采用含有油性极压添加剂的润滑剂等，都可减轻粘着磨损。第二章摩擦、磨损8机械设计基础3.疲劳磨损（点蚀）两摩擦表面为点或线接触时，由于局部的弹性变形形成了小的接触区。这些小的接触区形成的摩擦副如果受变化接触应力的作用，则在其反复作用下，表层将产生裂纹。合理地选择材料及材料的硬度，选择粘度高的润滑油，加入极压添加剂或及减小摩擦面的粗糙度值等，可以提抗疲劳磨损的能力。4.腐蚀磨损在摩擦过程中，摩擦面与周围介质发生化学或电化学反应而产生物质损失的现象，称为腐蚀磨损。实际上大多数磨损是以上述四种磨损形式的复合形式出现的。第二章摩擦、磨损9机械设计基础2.2润滑润滑的主要作用是:减小摩擦系数,提高机械效率;减轻磨损,延长机械的使用寿命。还可起到冷却、防尘以及吸振等作用。第二章摩擦、磨损10机械设计基础2.2.1润滑剂的性能与选择1.润滑油主要有矿物油、合成油、动植物油等，其中应用最广泛的为矿物油。粘度的大小表示了液体流动时其内摩擦阻力的大小，粘度愈大，内摩擦阻力就愈大，液体的流动性就愈差。第二章摩擦、磨损11机械设计基础粘度可用动力粘度、运动粘度、条件粘度（恩氏粘度）等表示。我国的石油产品常用运动粘度来标定。（1）动力粘度（2）运动粘度3/mkgη为动力粘度，单位为Pa•s；为密度，单位为sm2ν为运动粘度，单位为。第二章摩擦、磨损12机械设计基础一般润滑油的牌号就是该润滑油在40C（或100C）时运动粘度（以为单位）的平均值。smm2E8.64-E0.8（3）条件粘度以表示恩氏粘度（即为条件粘度）。运动粘度和恩氏粘度之间可通过下式进行换算：当1.35≤E≤3.2时E4.0-E6.7当E3.2时t0E第二章摩擦、磨损13机械设计基础粘度随温度的升高而降低。粘度随压强的升高而加大，但当压强小于20MPa时，其影响甚小，可不予考虑。常用润滑油的性能和用途见表2.1。第二章摩擦、磨损14机械设计基础第二章摩擦、磨损15机械设计基础续表第二章摩擦、磨损16机械设计基础2.润滑脂润滑脂是在润滑油中加入稠化剂(如钙、钠、锂等金属皂基）而形成的脂状润滑剂，又称为黄油或干油。润滑脂的流动性小，不易流失，所以密封简单，不需经常补充。润滑脂对载荷和速度变化不是很敏感，有较大的适应范围，但因其摩擦损耗较大，机械效率较低，故不宜用于高速传动的场合。第二章摩擦、磨损17机械设计基础(1)滴点是指润滑脂受热后从标准测量杯的孔口滴下第一滴油时的温度。(2)锥入度即润滑脂的稠度。目前使用最多的是钙基润滑脂，其耐水性强，但耐热性差。3.润滑剂的使用润滑剂选用的基本原则是：在低速、重载、高温、间隙大的情况下，应选用粘度较大的润滑油；而在高速、轻载、低温、间隙小的情况下应选粘度较小的润滑油。润滑脂主要用于速度低、载荷大、不需经常加油、使用要求不高或灰尘较多的场合。气体、固体润滑剂主要用于高温、高压、防止污染等一般润滑剂不能适用的场合。第二章摩擦、磨损18机械设计基础2.2.2润滑方法和润滑装置机械设备的润滑，主要集中在传动件和支承件上。油润滑的方法大概有四种：集中润滑或分散润滑连续润滑或间歇润滑压力润滑或无压力润滑循环式润滑或非循环式润滑。第二章摩擦、磨损19机械设计基础密封装置从总体上可分为两大类：固定密封动密封固定密封可采用各种垫片，包括金属、非金属垫片以及密封胶等。动密封又分为接触式、非接触式、半接触式密封，其中应用较广的是接触式密封，它主要是利用各种密封圈或毡圈密封。各种密封件都已标准化，可查阅手册选取适当的形式。在一般常用的机械中，用得较多的密封装置是密封圈和填料。2.3密封装置第二章摩擦、磨损20机械设计基础综上所述，在设计机械时，选择适当的润滑装置和密封装置是必不可少的，在使用机械时，更应注意机械的润滑和维护。还应注意密封情况，如有漏油现象，应查找原因，及时更换密封件。