第四章 摩擦磨损润滑
第4章 磨擦 磨损及润滑
工程中常用运动粘度,单位是:St(斯)或 cSt(厘斯);
润滑油的牌号与运动粘度有一定的对应关系,如:牌号为LAN10的油在40℃时的运动粘度大约为10 cSt。
润滑脂 :润滑油+稠化剂 润滑脂的主要质量指标是:锥入度,反映其稠度大小。 滴点,决定工作温度。
固体润滑剂 :石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯等。
二、添加剂
为了提高油的品质和性能,常在润滑油或润滑脂中加入一些 分量虽小但对润滑剂性能改善其巨大作用的物质,这些物质叫添 加剂。
添加剂的作用
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
提高油性、极压性 延长使用寿命 改善物理性能
添加剂的种类
油性添加剂 极压添加剂 分散净化剂 消泡添加剂 抗氧化添加剂 降凝剂 增粘剂
三、润滑方法
润滑油润滑在工程中的应用最普遍,常用的供油方式有: 滴油润滑、浸油润滑、飞溅润滑、喷油润滑、油雾润滑等
具体说明
三、流体静压润滑 流体静压润滑是指借助外部供入的压力油形成的流体膜来承
受外载荷的润滑方式。
具体说明
采用流体静压润滑可在两个静止且平行的摩擦表面间形 成流体膜,其承载能力不依赖于流体粘度,故能用粘度极低 的润滑剂,且既可使摩擦副有较高的承载能力,又可使摩擦 力矩降低。
返回
详细说明
在设计或使用机器时,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。为此就必须对形成磨损的机理有所了 解。
二、磨损的分类
关于磨损机理与分类的见解颇不一致,大体上可概括为:
磨粒磨损 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。
疲劳磨损
粘附磨损 运
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 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
机械设计第四章:摩擦、磨损与润滑概述
化学吸附膜(化学键)
度影响较大
反应膜:比较稳定
§4-1 摩擦
三、流体摩擦
流体摩擦:指运动副的摩擦表面被流体膜隔开(λ>3~4) 摩擦性质取决于流体内部分子间粘性阻力的摩擦。 摩擦系数最小(f=0.001-0.008),无磨损产生,是理想的 摩擦状态。
四、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状 态(=1~3) 。 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。 边界摩擦和混合摩擦在工程实际中很难区分,常统称为 不完全液体摩擦。
汽车的磨合期如同运动员在参赛前的热身运动
目的:汽车磨合也叫走合。汽车磨合期是指新车
或大修后的初驶阶段。机体各部件机能适应环境的 能力得以调整提升。新车、大修车及装用大修发动 机的汽车在初期使用阶段都要经过磨合,以便相互 配合机件的磨擦表面进行吻合加工,从而顺利过渡
到正常使用状态。汽车磨合的优劣,会对汽车寿命、
滴油润滑、浸油润滑、飞溅润滑、喷油润滑、油雾润滑等 用于低速 用于高速
§4-3 润滑剂、添加剂和润滑办法
三、润滑方法
滴油润滑、浸油润滑、飞溅润滑、喷油润滑、油雾润滑等
用于低速
用于高速
浸油与飞溅润滑
喷油润滑
油脂润滑常用于运转速度较低的场合,将润滑脂涂抹于需润 滑的零件上。润滑脂还可以用于简单的密封。
思考题:
4—1 4—5 4—10 4—11
§4-1 摩擦
滑动摩擦分为:
干摩擦、边界摩擦、流体摩擦、混合摩擦
一、干摩擦 表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属接触时的摩擦。通 常将未经人为润滑的摩擦状态当作“干摩擦”处理。
§4-1 摩擦
二、边界摩擦
第4章摩擦磨损及润滑概述
按表面润滑情况,将摩擦分为:
1.干摩擦- 两摩擦面间无任何润滑剂→固体表面直接 接触→摩擦、磨损大→强烈温升→不允许 →f≈0.30~0.35
分子-机械理论:粘着作用和犁刨作用
2.边界摩擦-
两摩擦面由吸附着的很簿的边界膜隔开的摩擦 →f≈0. 01~0.1 物理吸附膜
边界膜 3.液体摩擦- 4.混合摩擦-
2稳定磨损(工作)
此阶段磨损平稳而缓慢→代表机件使用寿命。
3.剧烈磨损(失效)
二.磨损的类型
磨损量积累到一定值→剧烈磨损→失效。
缩短磨合期→延长稳定磨损期→推迟剧烈磨损的到来
二.磨损的类型 1.粘着磨损: 压力作用—局部温升高—粘着(焊接)
—相对运动—撕脱、剪切—材料转移
2.磨料磨损: 表面材料脱落,油不净,硬质颗粒形 成磨料
§4—1 摩 擦
摩擦- 在正压力作用下相互接触的两个物体受切向外力 的影响而发生相对滑动,或有相对滑动的趋势时,在接 触表面上就会产生抵抗滑动的阻力,这一现象叫摩擦, 该阻力叫摩擦力。
内摩擦(物质内部)
静摩擦(运动趋势)
摩擦外摩擦动摩擦(移动形式)滑 滚动动动摩摩擦(润滑状态)混 流 边干合 体 界摩摩 摩 摩擦擦 擦 擦
3.疲劳磨损
交变应力—裂纹扩展—表面剥落— 麻点、凹坑 (疲劳点蚀)
4.腐蚀磨损 金属与介质到化学反应形成
5.冲蚀磨损 气体、流体的冲蚀
§ 4 —3 润滑剂和润滑方法
一.润滑目的: 摩擦功耗↓磨损↓, 冷却、吸振、防锈
润┌润滑油→液体 滑│润滑脂→润滑油+稠化剂(如钙、钠、铝等金属皂) 剂└固体润滑剂→石墨、MoS2(二硫化钼)、聚四氟乙稀 二. 润滑油: 1.主要性能指标:
4.牛顿粘性定律 -流体中任意点处的切应力均与 该处流体的速度梯度成正比。
第四章 摩擦、磨损及润滑概述
第四章 摩擦、磨损及润滑概述
第一节 摩擦 一、摩擦效果——能量损耗、发热、磨损
——利用摩擦 二、摩擦分类 内摩擦:发生在物质内部,阻碍分子间相对运动 外摩擦:
静摩擦 动摩擦——滚动摩擦
滑动摩擦——
1.干摩擦 机械传动中不允许
2.边界摩擦 边界油膜(十层分子厚度仅 为0.02μm),金属突峰接触,摩擦系数0.1 左右
油温 3.疲劳磨损(点蚀) 提高表面硬度、减小粗糙度值和控制接触应
力
4.流体体磨粒磨损、流体侵蚀磨损
流动所夹带的硬物质引起的机械磨损,管道 磨损
流体冲蚀作用引起的机械磨损,燃汽轮机叶 片、火箭发动机尾喷管的磨损。
5.腐蚀磨损
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
2.流体静力润滑 3.弹性流体动力润滑 λ>3~4 4.边界润滑 5.混合润滑
1.如图所示,在 情况下,两相对运动的平 板间粘性流体不能形成油膜压力。
2.摩擦副接触面间的润滑状态判据参数膜厚 比值λ为 时,为混合润滑状态,值λ为 时,可达到流体润滑状态。
A.6.25; B. 1.0;C. 5.2; D. 0.35。
λ≤1——边界摩擦
λ>3——流体摩擦
1≤λ≤3——混合摩擦
第二节 磨损 一、磨损过程 ——磨合、 稳定磨损、 剧烈磨损。 二、磨损分类 1.磨粒磨损 开式齿轮传动 合理选择材料,提高表面硬度
2.粘着磨损 ——轻微磨损、胶合、咬死
齿轮传动、蜗杆传动滑动轴承等 合理选择摩擦副材料、润滑剂,限制压力和
3.各种油杯中, 可用于脂润滑。
A.针阀式油杯;B.油绳式油杯;C.旋盖式油杯。
4.为了减轻摩擦副的表面疲劳磨损,下列措施中, 是不合理的
第04章 摩擦
13
粘度选择原则:
p时 的 动 力 粘 度 。 p — 在 压 力 p 返回目录 p 5 e p 0e 10 Pa时 润 滑 油 的 动 力 粘 度 。 0 — 在 压 为 为 p 0 — 润 滑 油 的 粘 — 压系数。 前一页
第四章 摩擦、磨损与润滑概述
1
§4-1 摩 擦 §4-2 磨 损
§4-3 润滑剂、添加剂和润滑方法
§4-4 流体润滑原理简介
第四章 摩擦、磨损与润滑概述
摩擦:一物体与另一物体直接接触,当两者间有运动或有 运动趋势时,接触表面要产生切向阻力(即摩擦力),这 种现象成为摩擦。
世界上使用的能源的大约有 1/3~1/2消耗在各种形式 的摩擦中,机械中80%的零件因磨损报废;摩擦也有有 利的一面,如:汽车行驶、飞机着陆、刹车、机械夹具、 带传动、摩擦轮传动、无级变速器等等。
高温时,粘度应高一些;低温时,粘度可低一些。 转速高、压力小时,油的粘度应低一些; 反之,粘度应高一些。
后一页
退 出
第四章 摩擦、磨损与润滑概述
2)润滑性(油性) ——物理膜 润滑性是指油吸附于摩擦表面的性能,边界润滑取 决于油的吸附能力。 3)极压性 ——(化学膜)
14
极压性能是润滑油中加入硫、氯、磷的有机极性 化合物事,油中极性分子在金属表面生成抗磨、耐高 压的化学反应边界膜。
2
磨损:使摩擦表面物质的流失或转移称为磨损。单位时间里的磨 损量称为磨损率。 润滑:在摩擦面内加入物质使两表面分开,以减速小摩擦、磨 损的方法称为润滑。 摩擦是现象,磨损是结果,润滑是改善摩擦、磨损的手段。
第四章摩擦、磨损及润滑概述§4―1摩擦学发展概况§4―2
机械设计教案(68)第四章 摩擦、磨损及润滑概述大纲要求:了解机械零件的润滑状态;了解机械零件的摩擦与磨损规律;掌握常用润滑 材料和润滑方式;了解常用密封方法和密封件的性能与选用。
(2+1 学时) 重点内容:机械零件的摩擦状态、磨损规律。
常用润滑油和润滑脂的主要性能指标及选 用原则。
常用润滑方式。
常用密封方法。
常用密封件的性能及选用。
§4―1 摩擦学发展概况Jost 的报告,Tribology诞生,摩擦学研究得到世界各国的广泛重视,成果丰硕。
§4―2 摩擦静摩擦 滚动摩擦摩擦 摩擦 干摩擦动摩擦 滑动摩擦 边界摩擦流体摩擦 混合摩擦边界摩擦 流体摩擦 混合摩擦膜厚比λ≤ 1 λ > 3 1 ≤λ≤ 3F.P.Bowden ,Tabor在 1945年提出摩擦的粘着理论,1963 年又进一步提出修正的粘着 理论。
目前可以解释很多摩擦现象。
边界摩擦理论认为:边界膜 吸附膜 物理吸附膜 (靠润滑油中的极性分子形成――油性)化学吸附膜 (靠润滑油中的化学键结合形成)反应膜(靠润滑油中的 S、P、Cl等与金属表面的化学反应形成――极压性)维持边界膜是相互运动的摩擦表面所必需的,否则将会产生剧烈摩擦。
吸附膜 只在较低温度下存在。
反应膜 只在较高温度下(通常 150 o C~200 o C)才能生成。
反应膜牢固,但有腐蚀性。
添加剂的合理应用 ,见图4-10流体润滑(液体润滑) 动压液体润滑 (滑动轴承中讲述)静压液体润滑§4―3 磨损磨损的一般规律 ,图 4-6 ――磨合阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段 跑合(磨合)的重要性――有合适的磨合期,按一定的规程进行缓慢、逐级加载,并注 意润滑油的清洁,防止磨粒磨损。
磨损按其机理可分为:粘附磨损磨粒磨损机械设计教案(68)疲劳磨损冲蚀磨损(流体磨粒磨损和流体侵蚀磨损)腐蚀磨损(机械化学磨损)§4-3 润滑剂、添加剂和润滑方法(一)润滑剂1.润滑油润滑油的种类润滑油的主要性质指标:⑴ 粘度――表征润滑油流动时的内部阻力。
第4章摩擦、磨损及润滑详解
实现条件: 1)两滑动表面沿运动方向的间隙是由大至小的形状
2)相对速度v足够大,油楔中有足够的油量 3) 油有一定的粘度
F
F
F
v
v
v
R 1
h0 hmin
第四章 摩擦、磨损及润滑概述
第
2、弹性流体动力润滑
21
页
p 弹性流体动力
润滑油压分布
v1
v2
R2
赫兹压力分布
v1
x O
v2 缩颈
第四章 摩擦、磨损及润滑概述
较软者的剪切强度极限与压缩屈服极限
b
Fn Ari
第四章 摩擦、磨损及润滑概述
第
修正后的粘着理论:
5 页
f
Ff Fn
Bj ' sy
' sy
较软者的压缩屈服极限
1、当两金属界面被表面膜分开,为表面膜的剪切强度极限
Bj
2、当剪切发生在较软金属基体内时,为较软金属基体的剪切强 度极限
3、若表面膜局部破裂并出现金属黏附结点时,为介于较 软金属基体剪切强度极限和表面膜的剪切强度极限之间
第四章 摩擦、磨损及润滑概述
2、稳定磨损阶段
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
磨合磨 损阶段
I
稳定磨损阶段
II
t
O 时间t
磨损率 q
t
磨损量q q
第 9
页 剧烈磨损阶段
III
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
化学吸附膜
1 总论.4 摩擦磨损润滑
流体动力润滑形成的必要条件: 楔形空间; 相对运动(保证流体由大口进入); 连续不断地供油。
(动画)
§4-4 流体润滑原理简介
英国的雷诺于1886年继前人观察到的流体动压现象,总结出流体动压润滑 流体润滑1 理论。20世纪50年代普遍应用电子计算机之后,线接触弹性流体动压润滑的理 论开始有所突破。
p——压力p时的粘度, Pa· S; 0——105Pa压力下的粘度, Pa· S; ——粘压系数, =(1~3)×10-8 m2/N。
§4-3 润滑剂、添加剂和润滑方法
② 油性:反映在摩擦表面的吸附性能 物理吸附膜,化学吸附膜 ③ 极压性:在重压下表面膜破裂的最大接触载荷,用 PB表示,(极限载荷) 化学反应膜。 ④ 氧化稳定性 润滑油抗氧化的能力。 ⑤ 闪点(flash point) 衡量易燃性的指标,高温下工作很重要。 ⑥ 凝固点(solidifying point)
③ 化学反应膜
具有低的剪切强度吸附膜、化学吸附膜的润滑性能
极压性——化学反应膜的润滑性能。
§4-1 摩擦
四、流体摩擦
当润滑油量多到一定程度, 形成的油膜厚度大到超过能 将两个表面接触的微凸体完 全分开,此时,没有金属的 直接接触,润滑性能取决于 润滑油本身的性质。
§4-1 摩擦
五、混合摩擦
随着摩擦面间油膜厚度的增大, 表面微凸体直接接触的数量 在减少,而油膜承载能力的 比重在加大,有些部位呈现 干摩擦,有些部位呈现边界 摩擦,有些部位呈现液体摩 擦,这种状态称为混合摩擦。
§4-2 磨损
第4章摩擦与润滑状态
三、润滑脂及其主要性能
组成:基础油+稠化剂+添加剂+澎润土 润滑脂的性能指标主要有针入度、滴点、 析油量、机械杂质、灰分、水分等 1)针入度
软硬程度 H(mm)/0.1 阻力大小、流动性强弱 标准锥体,150g,25 ℃ ,5s
h
三、润滑脂及其主要性能
2)滴点----固体流体的温度转折点,表示耐 热性 3)防水性能; 4)静音性能; 5)种类
三、流体摩擦
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,流体分子层间的粘剪阻力就 是摩擦力,这种摩擦称为流体摩擦。
三、流体摩擦
实现流体摩擦有下列三种方法:
1)流体动压润滑 楔形空间,油膜厚度最大
三、流体摩擦
2)弹性流体动压润滑 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,简称为弹流润滑。
A)钙基脂:抗水,适于轻中重载荷; B)钠基脂:高温,但不抗水; C)锂基脂:多用途,最好; D)铝基脂:高度耐水性,航运机械 E)其它特种润滑脂(特种合成油、添加剂、稠化剂 等)
一、润滑油的粘度
1)动力粘度η
图示,长、宽、高各为1m的流体,如果使立方体顶 面流体层相对底面流体层产生1m/s的运动速度,所 需要的外力F为1N时,则流体的粘度η为1N•s/m² , 叫做“帕秒”,常用Pa•s表示。有时也用“(dyn •s/cm2)泊P”、“厘泊cP”表示。 换算关系:1Pa• S=10P=1000cP
二、润滑油的特性
1、粘温特性
润滑油的粘度随温 度的变化存在指数 关系:
t 0 t0 / t
m
2、润滑油的粘压 特性
粘度和压力的关系 近似表示为:
第四章-摩擦磨损和润滑概述
1、按摩擦机理不同分为: 外摩擦
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。
静摩擦 2、按运动的状态不同分为:
动ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ擦
滑动摩擦 3、按运动的形式不同分为:
滚动摩擦
干摩擦
4、滑动摩擦按润滑状态不同分为: 边界摩擦 流体摩擦
二、磨损的分类:
磨损类型
按磨损机理分
按磨损表面外 观可分为
磨粒磨损 粘附磨损 疲劳磨损 冲蚀磨损 腐蚀磨损 微动磨损
点蚀磨损 胶合磨损 擦伤磨损
三、磨损的机理:
磨粒磨损
磨损类型:
粘附磨损 疲劳磨损 冲蚀磨损
腐蚀磨损
微动磨损
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。
三、磨损的机理:
磨粒磨损
磨损类型:
粘附磨损 疲劳磨损 冲蚀磨损
腐蚀磨损
微动磨损
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。
三、磨损的机理:
磨粒磨损
磨损类型:
(1)润滑是减小摩擦、减小磨损的最有效的方法; (2)合理选择摩擦副材料; (3)进行表面处理; (4)注意控制摩擦副的工作条件等。
§4-3 润滑剂、添加剂和润滑方法
润滑:在两个摩擦表面之间加入润滑剂,以减小摩擦和磨损。 此外,润滑还可起到散热降温,防锈、防尘,缓冲吸振等作 用一。、 润滑剂 凡是能减小摩擦阻力,减小磨损的物质都可作为润滑剂。 1、润滑剂的分类
摩擦、磨损与润滑概述
1、摩擦是引起能量损耗的主要原因。
2、摩擦是造成材料失效和材料损耗的主要原因。
3、摩擦学:
关于摩擦、磨损与润滑的学科(Tribology)
4、润滑是减小摩擦和磨损的最有效的手段。
§4-2 摩 擦
一、摩擦的概念:
正压力作用下,相互接触的两物体受切向外力的影 响而发生相对位移,或有相对滑动的趋势时,在接触 表面上就会产生抵抗滑动的阻力-摩擦。
Ff Ar B
Ar Ari A a b
干摩擦理论:
机械理论: 摩擦力是两表面凸峰的机械啮合力的总和。
分子理论: 产生摩擦的原因是表面材料分子间的吸引力作用。
分子-机械理论: 摩擦力是由两表面凸峰的机械啮合力和表
面分子相互吸引力两部分组成。
粘附理论:
阿蒙顿摩擦定律:
第一定律:摩擦力与法向载荷成正比。
R —0.4两粗糙面3.的0 综合不平混度合摩擦
3~4
流体摩擦
( 1 时,不平度凸峰为总载荷的30%)
流体摩擦:
1、定义:
当两摩擦面间的油膜厚度大到足以将两表面的不平凸峰完全 分开,这种摩擦叫液体摩擦。
2、特点:
3~4
①、油分子大都不受金属表面的吸附作用的支配,而能完全移动。
件上。润滑脂还可以用于简单的密封。
常用的润滑装置
常用润滑装置
一、间歇润滑装置
常用润滑装置
一、间歇润滑装置
常用润滑装置
二、间歇润滑装置
§4-5 流体润滑原理简介
英国的雷诺于1886年继前人观察到的流体动压现象流,体润总滑1 结出流体动压润滑理 论。20世纪50年代普遍应用电子计算机之后,线接触弹性流体动压润滑的理论开 始有所突破。
第4章 摩擦、磨损与润滑
f 界面剪切强度极限 ' Fn Sc 两种金属基体中的较软 者的压缩屈服极限
F
注意:粘着理论只适用于金属与金属摩擦。
2.边界摩擦 (边界润滑) 两摩擦面被一层极薄的边界膜隔开的摩擦 润滑油中的脂肪酸是一种极性化合物,他的极性 分子能牢固的吸附在金属表面上。 物理吸附膜 物理吸附膜(由分子吸引力形成的) 边界膜 化学吸附膜 (由化学结合力形成的) 化学反应膜(在润滑油中加入的硫、磷、 氯等元素与金属表面起化学反应生成的) 边界摩擦性质: 摩擦阻力大小与液体粘性大小无关,与能否吸附到金 属表面上的吸附能力有关, 边界膜极薄,两摩擦表面不平度一般都超过此厚度, hmin 仍有部分表面直接接触,磨损不可避免。 1 1 边界膜受工作温度影响很大,温度高时此膜易破坏。
4.混合摩擦 (混合润滑)
3 随着摩擦表面间油膜厚度的增大( 1),摩擦表面间 处于边界摩擦和流体摩擦的混合状态时,称为混合摩擦。 此时微凸体直接接触的数量减小,但仍有接触的,所以 仍有磨损,但比边界摩擦小得多。
§4—2 磨 损
一.零件磨损的三个阶段 磨 损 量
1.磨合磨损(跑合)(有益)
§4—1
摩
擦
在外力作用下,相互作用的两物体作相对运动或有相对运动趋 势,其接触表面间产生的切向运动阻力称为摩擦力,其现象称 为摩擦。 金属表面间的滑动摩擦种类: 1、干摩擦:两摩擦面间无外加润滑剂或保护膜 → 固体表面 直接接触→摩擦、磨损大 2、流体摩擦:两摩擦表面被一层流体隔开,摩擦性质取决于 流体内部分子间粘性阻力—摩擦系数很小,几乎无磨损产生。
3.润滑方法:
四、 添加剂: 为了提高油的品质和性能,常加入某些分量虽少但对 润滑剂性能改善巨大作用的物质,称为添加剂。
04摩擦损耗与润滑
牛顿内摩擦定律 :
U
? ? ?? ?u
h
?y
? ―流体单位面积上的剪切阻力
? ―比例常数,即流体的动力粘度
动力粘度又称绝对粘度,主要
用于流体动力学计算中。
其单位为: Pa ?s
牛顿流体 ―符合牛顿内摩擦定律的流体被称为牛顿流体。
运动粘度―测得的动力粘度与相同温度下该流体的密度的
比值,即:
?
?
? ?
粘度条件:润滑油具有一定的粘度
(二)弹性流体动力润滑 适应场所:高副零部件
该类润滑计算综合考虑的因素:
V1
1. 考虑两摩擦表面的弹性变形
2.考虑液体的粘压效应
3.结合流体动力润滑的主要方程(雷诺方程)
V2
弹性流体动力润滑与流体动力润滑的主要区别 接触压力: 前者的接触压力大
润滑油膜: 前者的润滑油膜通常为腊状 后者的润滑油膜通常为液态
量自动形成油膜的润滑。该润滑不能在两平行表间形成。 流体静压润滑―人为的在两运动副表面间输入具有一定
压力的润滑油,强迫形成润滑油膜。
4)混合摩擦(混合润滑)
混合摩擦介于边界摩擦和液体摩擦之间。两运动副表面 间存在比边界润滑状态要厚的润滑油膜,但该油膜又不足以 完全将两表面完全隔开,从而仍有某些粗糙峰接触。
(二)磨粒磨损
外部进入的游离硬颗粒 磨粒
自身的硬的轮廓峰尖
作用方式: 犁刨
较硬的颗粒在较软的材料表面划出沟 槽,堆积散落在沟槽两旁的碎屑成为 新的磨粒参与磨损
(三)疲劳磨损 发生场所:高副接触零部件间 发生的原因:重复作用的接触应力超过材料的接触疲劳极限 典型失效形式: 疲劳点蚀 磨损过程:疲劳裂纹→裂纹扩展交织→点状脱落→片状脱落 (四)冲蚀磨损(流体磨粒磨损和流体侵蚀磨损)
第4章摩擦磨损及润滑概述
磨损的机理: 磨粒磨损 粘附磨损 疲劳磨损
磨损类型:
冲蚀磨损
腐蚀磨损 微动磨损
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。
磨损的机理: 磨粒磨损 粘附磨损 疲劳磨损
腐蚀磨损—当摩擦表面材料在环境的化学或电化学用 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。
磨损的机理: 磨粒磨损 粘附磨损 疲劳磨损
磨损类型:
冲蚀磨损
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 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、
第 4章
摩擦、磨损及润滑概述
擦 损
§4-1 摩 §4-2 磨
§4-3 润滑剂、添加剂和润滑方法 §4-4 流体润滑原理简介
摩擦学----研究相对运动的作用表面间的摩擦、磨损 和润滑,以及三者间相互关系的理论与应用的一门边 缘学科。
▲ 摩擦--相对运动的物体表面间的相互阻碍作用现象;
▲ 磨损--由于摩擦而造成的物体表面材料的损失或转移; 关于摩擦、磨损与润滑的学 ▲ 润滑--减轻摩擦和磨损所应采取的措施。 科构成了摩擦学(Tribology)。
L-AN100 90~110 L-TSA32 28.8~35.2
3) 条件粘度 指在一定条件下,利用某种规格的粘度计,通过测 定润滑油穿过规定孔道的时间来进行度量的粘度。 恩氏度(˚ Et) ----中国惯用
常用的有: 赛氏通用秒(SUS)----美国惯用 雷氏秒 ----英国惯用 运动粘度与条件粘度之间的换算关系:
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
常用的有: 赛氏通用秒(SUS) ——美国惯用 雷氏秒 ——英国惯用 运动粘度与条件粘度之间的换算关系:
8.64 当 1.35 < ° t ≤ .2时,Vt = 8.0° t E 3 E °t E 条件粘度 平均温度t时的运动粘度 4.0 当 ° t > 3.2时, E Vt = 7.6° t E °t E 当 ° t > 16.2时, E Vt = 7.14° t E cSt cSt
喷油润滑
作者: 潘存云教授
四、润滑装置 1. 油杯
旋盖式油杯
潘存云教授研制
脂用
潘存云教授研制
潘存云教授研制
针阀 油杯 油芯油杯
潘存云教授研制
压注式油杯
长江大学专用 作者: 潘存云教授
2. 油环
潘存云教授研制 潘存云教授研制
自学教材 P58-60 流体润滑原理简介
长江大学专用
作者: 潘存云教授
主要用途
用于高速低负荷机械、 精密机床、纺织纱锭的 润滑和冷却
6.12~7.48 9.0~11.0
13.5~16.5 28.8~32.2 41.4~50.6 61.2~74.8
-10 -10
-10 -10 -10 -10 0
110 125
165 170 180 190 210
全损耗 系统用油 GB 443-89
3.混入金属或塑料粉末中烧结成型。
三、润滑方法 润滑油润滑在工程中的应用最普遍,其供油方式有: 人工给油 润滑方式 油杯滴油 浸油润滑、飞溅给油 用油泵强制润滑和冷却
滴油润滑 甩油环
潘存云教授研制 潘存云教授研制
间歇式 连续式
低速传动
高速传动
冷 却 器 油泵
潘存云教授研制
浸油润滑
长江大学专用
飞溅润滑
磨损的机理: 磨粒磨损 粘附磨损 疲劳磨损
磨损类型:
冲蚀磨损
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 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。
改善摩擦副耐磨性的措施:
1、合理选择摩擦副材料
•采用异种金属、多相金属、脆性材料利于提高抗粘着磨损的能力; •采用硬度高韧性好的材料利于抵抗磨粒磨损、疲劳磨损和摩擦化学 磨损; •提高表面光洁度,可以提高耐疲劳磨损能力。
2、合理选择润滑剂及添加剂
•适当选用高粘度的润滑油、在润滑油中使用极压添加剂或采用固体 润滑剂,可以提高耐疲劳磨损的能力; •在润滑剂中加入油性或极压添加剂可以有效地减少粘着磨损的发生。
第四章 摩擦、磨损及润滑概述
一组重要的调查数据
• 世界1/2总能源被一种或多种形式的摩擦所消耗;
• 失效零件的80%是由于磨损造成的;
• 20世纪80年代,我国在冶金、煤炭、农机等五个行 业的调查表明:由于磨粒磨损所消耗的备件用钢达到 100万吨以上,如考虑停机等费用造成的损失每年达 到数亿元。
摩擦学发展的重要历史阶段
二、添加剂
添加剂——为了改善润滑剂品质和性能而添加的物质。
作用——提高油性、极压性、延长使用寿命、改善性能。
摩擦系数 f
油性添加剂 极压添加剂
种类 分散净化剂 消泡添加剂 抗氧化添加剂 降凝剂 增粘剂
非极压油
含极压添 加剂的油
含脂肪 酸的油
含脂肪酸和极压添加剂的油
软化温度t/℃
若润滑油中同时加入油性添加剂和极压添加剂,则低温时可以靠油性添加剂的油 性来获得减摩性,高温时则靠极压添加剂的化学反应膜来得到良好的减摩性
润滑性能是润滑油中加入含硫、氯、磷的有机极性化合物 之后,油中的极性分子在金属表面生成抗磨、耐高压的化学反 应边界膜的性能,它在重载、高速、高温条件下,可改善边界 润滑性能。
(4)闪点
润滑油在标准容器中加热所蒸发的油气,遇火焰即能发出 闪光时的最低温度,是衡量油易燃性的指标。对于在高温下工 作的机器,这是一个重要参数。一般要求工作温度比油的闪点 低 30~40℃ 。
磨损的机理: 磨粒磨损 粘附磨损 疲劳磨损
磨损类型:
冲蚀磨损
腐蚀磨损 微动磨损
潘存云教授研制
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。
磨损的机理: 磨粒磨损 粘附磨损 疲劳磨损
3、注意控制摩擦副的工作条件
•设计时尽量控制最大许用压强,因为一定硬度的金属,所受的压强 大则磨损量大; •另外还需限制摩擦表面的温升,以免温度过高使油膜破坏,发生粘 着,加速化学磨损。
4、润滑是减小摩擦、减小磨损的最有效的方法
表4-2 常用润滑油的主要性质
名 称 代号
L-AN7 L-AN10
L-AN15 L-AN32 L-AN46 L-AN68 40 ℃的粘度 凝点 闪点(开式) /(mm2/s) ≤ ℃ ≥ ℃
它标志着磨擦条件相对稳定。
▲剧烈磨损阶段——在经过稳定磨损阶段后,零件表面遭 到破坏,运动副间隙增大引起而外的动载荷和振动。零件 即将进入报废阶段
二. 磨 损
磨损量
磨损曲线
设计机器时要求: 磨合阶段 缩短磨合期 稳定磨损阶段 机器的寿命 延长稳定期 推迟剧烈磨损期的到来
时间 剧烈磨 损阶段
磨损的分类 磨粒磨损 粘附磨损 按磨损机理分 疲劳磨损 冲蚀磨损 腐蚀磨损 微动磨损 点蚀磨损 胶合磨损 擦伤磨损
磨损类型:
冲蚀磨损
腐蚀磨损
微动磨损 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。
磨损的机理: 磨粒磨损 粘附磨损 疲劳磨损
磨损类型:
冲蚀磨损
腐蚀磨损 微动磨损
冲蚀磨损—流动的液体或气体中所夹带的硬质物体或硬
(2) 钠基润滑脂 耐热性好,工作温度可达 120 ℃,抗水性差。可与 少量水乳化,从而保护金属免遭腐蚀,比钙基脂有更 好的防锈能力。 (3) 锂基润滑脂 既能抗水,又耐高温,而且有较好的机械安定型,是 一种多用途的润滑值。工作温度不宜超过 145 ℃ 。 (4) 铝基润滑脂 抗水性好,吸附能力强,可起到良好的防锈作用。
3. 固体润滑剂
石墨 ——性能稳定,t >350 ℃才开始氧化,可在水中工作。 聚氟乙烯树脂 ——摩擦系数低,只有石墨的一半。 二流化钼(MoS2) ——摩擦系数低,使用温度范围广 (-60~300 ℃),但遇水性能下降。 用于润滑油不能胜任工作的场合:高温、低速重载。 使用方式
其应用日渐广泛
1.调和在润滑油中; 2.涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜;
•1、史前人类的钻木取火
•2、春秋时代(公元前770~221年)对摩擦、磨损现象有了一定 的了解,并且已经知道采用动物油脂进行润滑(诗经)
•3、西晋时代张华所著《博物志》最早记载了人类使用矿物油做 润滑剂
•4、15世纪,意大利的列奥纳多· 达芬奇才开始把摩擦学引入理 论研究的途径 •5、18世纪起摩擦学研究蓬勃兴起,到20 世纪60年代摩擦学成 为一门独立的交叉学科 •6、应用及研究的领域不断扩大:机械、冶金、生物、地质、音 乐、体育等
2.润滑脂
润滑油与各种稠化剂(钙、钠、铝、锂等金属皂) 混合稠化而成。 优点:密封简单,不需要经常添加,不易流失,对速 度和温度不敏感,适用范围广。 缺点:摩擦损耗较大、机械效率低,不适宜高速场合。
润滑脂的种类: 钙基润滑脂 ——工程上应用最广 钠基润滑脂 分类 锂基润滑脂 铝基润滑脂
(1) 钙基润滑脂 抗水性好,耐热能力差,工作温度低于 55~65 ℃ 。
普通机床的液压油。 用于一般滑动轴承、 齿轮、蜗轮的润滑
用于重型机床导轨、 矿山机械的润滑
用于汽轮机、发电机等 高速高负荷轴承和各种 小型液体润滑轴承
汽轮机油 GB 11120-89 L-TSA46 41.4~50.6
L-AN100 90~110 L-TSA32 28.8~35.2
-7
180
条件粘度 指在一定条件下,利用某种规格的粘度计,通过 测定润滑油穿过规定孔道的时间来进行度量的粘度。 恩氏度(˚ Et) ——中国惯用
滚动摩擦
混合摩擦
(接触面间)
静摩擦
(滑动趋势)
• •摩擦状态的判定:膜厚比λ
图4-1 P46
二.磨损
•定义:由于摩擦而造成物体表面材料的损失或转移; •影响:影响机器效率、降低可靠性,甚至促使机器提 前报废。 •用途:精加工中的磨削及抛光,机器的“磨合”过程 等
磨损过程大致有: ▲磨合阶段——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它是磨损的不稳定阶段,在整个寿命周期内时间很短。 ▲稳定磨损阶段——零件在平稳而缓慢的速度下磨损
(5)凝点
润滑油在规定的条件下,不再自由流动时所达到 的最高温度。它是润滑油在低温下工作的一个重要指 标,直接影响到机器在低温下的启动性能和磨损情况。
(6)氧化稳定性 从化学意义上讲,润滑油是不活泼的。但当它们 暴露在高温气体中时,也会发生氧化并生成硫、氯、 磷的酸性化合物。这是一种胶状沉积物,不但腐蚀金 属,而且加剧零件的磨损。
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。
磨损的机理: 磨粒磨损 粘附磨损 疲劳磨损
磨损类型:
冲蚀磨损
腐蚀磨损 微动磨损
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。