§1-4 摩擦和磨损
摩擦与磨损
表面摩擦与磨损一、摩擦与磨损的定义摩擦的定义是:两个相互接触的物体在外力的作用下发生相对运动或者相对运动趋势时,在切相面见间产生切向的运动阻力,这一阻力又称为摩擦力。
磨损的定义是:任一工作表面的物质,由于表面相对运动而不断损失的现象。
据估计消耗在摩擦过程中的能量约占世界工业能耗的30%。
在机器工作过程中，磨损会造成零件的表面形状和尺寸缓慢而连续损坏，使得机器的工作性能与可靠性逐渐降低，甚至可能导致零件的突然破坏。
人类很早就开始对摩擦现象进行研究，取得了大量的成果，特别是近几十年来已在一些机器或零件的设计中考虑了磨损寿命问题。
在零件的结构设计、材料选用、加工制造、表面强化处理、润滑剂的选用、操作与维修等方面采取措施，可以有效地解决零件的摩擦磨损问题，提高机器的工作效率，减少能量损失，降低材料消耗，保证机器工作的可靠性。
二、摩擦的分类及评价方法在机器工作时，零件之间不但相互接触，而且接触的表面之间还存在着相对运动。
从摩擦学的角度看，这种存在相互运动的接触面可以看作为摩擦副。
有四种摩擦分类方式：按照摩擦副的运动状态分类、按照摩擦副的运动形式分类、按照摩擦副表面的润滑状态分类、按照摩擦副所处的工况条件分类。
这里主要以根据摩擦副之间的状态不同分类，摩擦可以分为：干摩擦、边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦，如图2－1所示。
图2-1 摩擦状态1、干摩擦当摩擦副表面间不加任何润滑剂时，将出现固体表面直接接触的摩擦（见图2-1a），工程上称为干摩擦。
此时，两摩擦表面间的相对运动将消耗大量的能量并造成严重的表面磨损。
这种摩擦状态是失效，在机器工作时是不允许出现的。
由于任何零件的表面都会因为氧化而形成氧化膜或被润滑油所湿润，所以在工程实际中，并不存在真正的干摩擦。
2 、边界摩擦当摩擦副表面间有润滑油存在时，由于润滑油与金属表面间的物理吸附作用和化学吸附作用，润滑油会在金属表面上形成极薄的边界膜。
边界膜的厚度非常小，通常只有几个分子到十几个分子厚，不足以将微观不平的两金属表面分隔开，所以相互运动时，金属表面的微凸出部分将发生接触，这种状态称为边界摩擦（见图2-1b）。
第四章 摩擦磨损润滑
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
摩擦、磨损和润滑
摩擦、磨损和润滑§1 摩擦在一定的压力下，表面间摩擦阻力的大小与两表面间的摩擦状态有密切关系，不同摩擦状态下，产生摩擦的物理机理是不同的。
一、摩擦状态按摩擦状态，即表面接触情况和油膜厚度，可以将滑动摩擦分为四大类，干摩擦、边界摩擦（润滑）、液体摩擦（润滑）和混合摩擦（润滑），如图所示。
1.干摩擦两摩擦表面间无任何润滑剂或保护膜的纯净金属接触时的摩擦，称为干摩擦。
在工程实际中没有真正的干摩擦，因为暴露在大气中的任何零件的表面，不仅会因氧气而形成氧化膜，且或多或少也会被润滑油所湿润或受到"污染"，这时，其摩擦系数将显著降低。
在机械设计中，通常把不出现显著润滑的摩擦，当作干摩擦处理。
2.边界摩擦两摩擦表面各附有一层极薄的边界膜，两表面仍是凸峰接触的摩擦状态称为边界摩擦。
与干摩擦相比，摩擦状态有很大改善，其摩擦和磨损程度取决于边界膜的性质、材料表面机械性能和表面形貌。
3.液体摩擦两摩擦表面完全被液体层隔开、表面凸峰不直接接触的摩擦。
此种润滑状态亦称液体润滑，摩擦是在液体内部的分子之间进行，故摩擦系数极小。
这时的摩擦规律已有了根本的变化，与干摩擦完全不同。
关于液体摩擦（液体润滑）的问题，将在滑动轴承中进一步讨论。
4.混合摩擦两表面间同时存在干摩擦、边界摩擦和液体摩擦的状态称为混合摩擦。
二、干摩擦理论干摩擦理论主要有：（1）机械理论认为摩擦力是两表面凸峰的机械啮合力的总和，因而可解释为什么表面愈粗糙，摩擦力愈大；（2）和表面分子相互吸引分子-机械理论认为摩擦力是由表面凸峰间的机械啮合力F1两部分组成，因而这一理论可解释为什么当接触表面光滑时，摩擦力也会力F2很大。
但上述两种理论不能解释能量是如何被消耗的；（3）粘着理论；（4）能量理论等。
a) 结点b) 界面剪切c) 软金属剪切a) 结点b) 界面剪切c) 软金属剪切大量的试验表明，工程表面的实际接触面积约为名义接触面积的10-2～10-3，这样接触区压力很高，使材料发生塑性变形，表面污染膜遭到破坏，从而使基体金属发生粘着现象，形成冷焊结点（如图a 所示）。
摩擦.磨损.润滑及润滑剂概论
第一章摩擦.磨损.润滑及润滑剂概论摩擦、磨损、润滑的种类及其基本性质│润滑剂及其基本性能指标│润滑剂的种类一、摩擦.磨损.润滑的种类及其基本性质摩擦、磨损、润滑是一种古老的技术，但一直未成为一种独立的学科。
1964年英国以乔斯特（Jost）为首的一个小组，受英国科研与教育部的委托，调查了润滑方面的科研与教育状况及工业在这方面的需求。
于1966年提出了一项调查报告。
这项报告提到，通过充分运用摩擦学的原理与知识，就可以使英国工业每年节约510,000,000英镑，相当于英国国民生产总值的1%。
这项报告引起了英国政府和工业部门的重视，同年英国开始将摩擦、磨损、润滑及有关的科学技术归并为一门新学科--摩擦学（Tribology）。
摩擦学是研究相互作用、相互运动表面的科学技术，也可以说是有关摩擦、磨损及润滑的科学与技术统称为摩擦学（Tribology）。
科学地控制摩擦，中国每年可节省400亿人民币。
故改善润滑、控制摩擦，就能为我们带来巨大的经济利益。
中国工程院咨询研究项目《摩擦学科学及工程应用现状与发展战略研究》调查显示，2006年全国消耗在摩擦、磨损和润滑方面的资金估计为9500亿元，其中如果正确运用摩擦学知识可以节省人民币估计可达到3270亿元，占国内生产总值GDP的1.55%。
美国机械工程学会在《依靠摩擦润滑节能策略》一书中提出，美国每年从润滑方面获得的经济效益达6000亿美元。
1986年，中国的《全国摩擦学工业应用调查报告》指出，根据对我国冶金、石油、煤炭、铁道运输、机械五大行业的调查，经过初步统计和测算，应用已有的摩擦学知识，每年可以节约37.8亿元左右，约占生产总值（5个行业1984年的可计算部分）的2.5%。
润滑油的支出仅是设备维修费用的2%～3%。
实践证明，设备出厂后的运转寿命绝大程度取决于润滑条件。
80%的零件损坏是由于异常磨损引起的，60%的设备故障由于不良润滑引起。
中国每1000美元产值消耗一次性能源（折合石油）为日本的5.6倍，电力为日本的2.77倍，润滑油耗量为日本的3.79倍。
摩擦与磨损详解
§1.1 摩擦与磨损 §2.2 润滑 §2.3 密封装置
1927年12月21日，英国伦敦 由于地面结了冰，汽车和电车的 行驶都发生了困难。大约有1400 人摔坏了手脚，被送进医院。在 海德公园附近，三辆汽车跟两辆 电车相撞。由于汽车爆炸，车辆 全部烧毁。你知道造成这一惨剧 的祸首是什么吗？
II
III
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
磨损量q
t
O
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
时间t
3、急剧磨损阶段 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
行进中的小轿车怎样被刹住的？
进入大气层的流星为什么会燃烧？
将橡皮擦放在桌 面上推一下，让橡皮 擦在桌面上运动。橡 皮擦最终会______。 为什么？
将手掌压在桌 面上，并慢慢地拖 动，手掌有什么感 觉？
进入大气层的流星为什么会燃烧？
一、感受摩擦力
实验：将甲、乙两书的 书页依次交叠后（多几 次交叠），尽力拉两书 背，能不能将两书分 开？
2.1 摩擦与磨损
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。
第三章 摩擦、磨损和润滑
适当的润滑是减小摩擦、减轻磨损和降低能量消耗的有效手 段。
第一节 摩 擦
摩擦的种类 1）内摩擦：发生在物质内部，阻碍分子间相对运动的摩擦。 2）外摩擦：当相互接触的两个物体发生相对滑动或有相对滑
在液体摩擦状态下，其摩擦性能取决于流体内部分子之间的 粘滞阻力，故摩擦因数极小(约为0.001～0.008)，是一种理想的 摩擦状态。摩擦规律也已有了根本的变化，与干摩擦完全不同。
四、混合摩擦
当两摩擦表面不能被具有压力的液体层完全分隔开，摩擦表 面间处于既有边界摩擦又有液体摩擦的混合状态称为混合摩擦。
边界膜有两大类：吸附膜和化学反应膜。吸附膜又分为物理 吸附膜与化学吸附膜。
物理吸附膜是由分子引力所 形成的。吸附膜吸附在金属表面 的模型如图2.3.4所示。
化学吸附膜是润滑油分子 以其化学键力作用在金属表面 形成保护膜，它的剪切强度与 抗粘着能力较低，但熔点较高 (约120°C)。所以，能在中等 速度及中等载荷下起润滑作用。
机械零件的磨损过程分为：磨合阶段、稳定磨损阶段和剧烈磨损 阶段。
按照磨损失效的机理，磨损主要有四种基本类型，即磨粒磨损、 粘着磨损、接触疲劳磨损和腐蚀磨损。
（1）磨粒磨损 外界进入摩擦表面间的硬质颗粒或摩擦表面上 的硬质凸峰，在摩擦过程中引起表面材料脱落的现象。特征是摩擦表 面沿着滑动方向形成划痕，在一些脆性材料上还会有崩碎和颗粒。
中心值列于表2.3.1。
此外，常用的还有比较法测定粘度，称为条件粘度(或相对粘 度)。我国常用的条件粘度为恩氏粘度，即在规定温度下200cm3的 油样流过恩氏粘度计的小孔(直径2.8 mm)所需时间(s)与同体积的 蒸馏水在20°C下流过相同小孔时间的比值即为该油样的恩氏粘度， 以符号°Et表示，其角标t表示测定时的温度。美国常用赛氏通用 秒(SUS)，英国常用雷氏秒(R)作为条件湿或吸附于金属摩擦表面 形成边界膜的性能称为油性。吸附能力强，则愈有利于边界油膜的 形成，油性愈好。
摩擦与磨损全课件第4章 磨损1
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图4 -2 磨合前、后表面粗糙度的变化情况 1—磨合前；2—磨合后
12/51
2、稳定磨损阶段
磨合的结果，摩擦系统获得了相对稳定的特性。 特点是磨损率很小，摩擦学过程保持不变。 因前期磨合阶段表层经受很高的比压、热效应和 薄层塑性变形及冷作硬化，从而建立起弹性接触 条件。 表层的塑性变形使空气中的氧气向金属内部溶解 和扩散，在金属表面形成FeO，Fe2O3和 Fe3O4固 体覆盖膜。 极压添加剂等物质也会与表面起化学反应形成固 体覆盖膜。 如果膜的形成速度等于或稍大于破坏速度，则主 要产生磨损率极小的氧化磨损(腐蚀磨损) 。
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如果磨合阶段的磨合规范、程序和润滑剂选择不当，不仅 会延长磨合期，甚至使正常磨损遭到破坏。 如，由于磨合开始的载荷过大，加之选用了差的润滑剂， 粗糙的表面由于金属与金属直接接触造成严重的塑性变形 而导致剧烈粘着磨损，如曲线②所示。 有时，在稳定磨损阶段，由于温度上升或接触面积、载荷 和滑动速度变化，使得流体膜润滑状态转变，正常磨损曲 线①转向曲线③。 当摩擦表面溶解的氧或极压添加剂等与表面起反应形成固 体覆盖膜的速度大大小于破坏速度时，也会出现上述曲线 的情况。
式中： L为滑动距离； V为滑动距离L时的总磨损体积； W为载荷； H为较软材料的布氏硬度值； K为磨损系数。
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4.影响粘着磨损的主要因素
①
②
③
(1)材料性质 脆性材料的抗粘着磨损能力比塑性材料高。塑性 材料的粘着破坏常发生在表层深处，磨屑的颗粒 大；而脆性材料的粘着破坏常发生在表层浅处， 磨屑的颗粒细小。材料的屈服点或硬度愈高，其 抗粘着磨损能力也愈强。 不同材料或互溶性小的材料组成的摩擦副抗粘着 磨损能力高，如铁与镍、铝相溶，则不能配对成 摩擦副；铅、锡、银、铟与铁不相溶，所以常用 这几种金属的合金作轴瓦。 金属与非金属（如石墨、塑料等）组成的摩擦副 比金属摩擦副的抗粘着磨损性能好。
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
(整理)摩擦和磨损与润滑学的基本原理
摩擦和磨损与润滑学的基本原理一、摩擦和摩擦的种类1.什么是摩擦？相互接触的物体沿着它们的接触面做相对运动时，会产生阻碍物体相对运动的阻力，这种现象称为摩擦。
这种阻力叫摩擦力。
2.摩擦的种类摩擦的种类很多，因为研究的依据不同，摩擦的分类也不同。
按摩擦副的运动状态分为静摩擦和动摩擦；按摩擦副运动形式分类分为滑动摩擦、滚动摩擦和自旋摩擦；按摩擦发生的部位分类分为内摩擦和外摩擦；按摩擦副表面润滑状况分类分为静摩擦、干摩擦、边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦。
本文重点介绍静摩擦、干摩擦、边界摩擦、流体摩擦（液体摩擦）和混合摩擦。
（1）静摩擦是指摩擦表面没有任何吸附膜或化合物存在时的摩擦。
静金属的摩擦会产生表面粘着。
（2）干摩擦是指在大气条件下，摩擦表面没有任何润滑剂存在的摩擦。
严格说干摩擦是在接触表面上无任何其他介质，如自然污染膜、润滑膜以及湿气等。
干摩擦是消耗动力最多，磨损最严重的一种摩擦。
（3）边界摩擦是指摩擦表面有一层极薄得润滑膜存在时的摩擦。
这层膜称为边界油膜。
（4）流体摩擦是指摩擦表面完全被润滑油膜隔开时的摩擦。
这种摩擦发生在界面的润滑剂膜内，摩擦阻力最小，磨损最小。
（5）混合摩擦——是指属于过渡状态的摩擦，包括半干摩擦和半流体摩擦。
半干摩擦是指同时存在着干摩擦和边界摩擦的混合摩擦。
半流体摩擦是指同时存在着流体摩擦和边界摩擦（或干摩擦）的混合摩擦。
二、磨损和磨损的种类1.什么是磨损？是指两个相互接触的物体发生相对运动时，物体表面的物质不断地转移和损失。
磨损的结果使相对运动的物体表面不断有微料抖落，表面性质、几何尺寸均发生改变。
2.磨损的三个阶段磨损阶段、稳定磨损阶段和急剧磨损阶段3.磨损的种类按磨损的破坏机理，通常把磨损分为粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损五种。
（1）粘着磨损由于摩擦表面存在着一定的粗糙度，在压力的作用下，当摩擦表面做相对运动时，在真空接触点上产生瞬时高温，使其表面软化，熔化，甚至相互粘着，接触表面的材料从一个表面转移到另一个表面，这种现象就叫做粘着磨损。
摩擦和磨损
的种
类
（1） 种类
对磨 损表 面外 观的 描述
磨损 机理
点蚀 磨损
胶合 磨损
擦伤 磨损
……
粘着 磨损
疲劳 磨损
冲蚀 磨损
腐蚀 磨损
磨料 磨损
……
§1-4 摩擦与磨损
2. 磨损种类 （2）磨损机理下的几种磨损及影响因素
1）粘着磨损（最普通的磨损）
当摩擦表面的不平度的尖峰相互作用的各点发生粘着后，在相对滑动时， 材料从运动副的一个表面转移到另一个表面，故而形成粘着磨损。
影响因素：①表面硬度↑，产生疲劳裂纹的危险性越小；②提高表面质量， 对零件的疲劳寿命有显著改善；③与加入的润滑油的粘度和压力有关，高 压下的润滑油能在接触区起到均化应力的作用，可提高抗疲劳磨损的能力； 油的粘度过低，则易于挤入疲劳裂缝中，在被封闭的裂缝中受高压而促进 疲劳裂纹的扩展，因此，高粘度的油有利于提高抗疲劳能力 。
影响因素：①硬度↑，耐磨性↑；
②磨粒的平均尺寸↑，磨损就越严重； ③磨粒的硬度越高，磨损就越严重。
§1-4 摩擦与磨损
2. 磨损种类
（2）磨损机理下的几种磨损及影响因素
3）疲劳磨损
当做滚动或滑动的高副受到反复作用的应力（如滚动轴承运转或齿轮传 动）时，如果应力超过材料的接触疲劳强度，就会在零件表面或一定深度 处形成疲劳裂纹，随着裂纹的扩展与相互连接，造成许多微粒从零件表面 上脱落下来，致使表面上出现许多月牙形浅坑，叫做疲劳磨损，也称疲劳 点蚀或简称点蚀。
磨损会影响机器的精度，强敌工作的可靠性，甚至促使机器提前报废。
§1-4 摩擦与磨损
1. 磨损过程
磨
损 量 Q
磨 合
稳定磨损
剧烈磨损
《机械设计》1章-4摩擦、磨损、润滑介绍
▲摩擦幅表面的粗糙度 ▲摩擦表面间的润滑——当摩擦表面间被加入润滑油时， 摩擦系数将大大下降。
边界润滑 混合润滑 F F 液体润滑
摩擦系数 摩擦系数µ
v
v h
v
h≈0 h=0 h＞＞0
ηn/p 摩擦特性曲线
机械中的磨损
磨损 ——摩擦表面上的物质不断损失的现象。 磨损率 ——单位时间材料的磨损量。 耐磨性 ——零件抗磨损的能力。 磨粒磨损（磨料磨损） 磨损的分类 粘着磨损（胶合磨损） 疲劳磨损（疲劳点蚀） 腐蚀磨损（腐蚀机械磨损）
机械中的润滑
润滑 ——是向承载的两个摩擦表面之间引入润滑剂，以减小摩 擦力及磨损等表面破坏的一种措施。 润滑的分类 流体润滑——两摩擦副表面被流体膜完全隔开， 由流体的压力来平衡载荷（如流 体动压润滑与流体静压润滑）。 非流体润滑（包括混合润滑与边界润滑） 厚膜润滑（如液体动力润滑、液体静力润滑） 薄膜润滑（如边界润滑、混合润滑）
x
形成流体动力润滑的基本条件 ： （1）两相对滑动表面必须形 成收敛油楔（运动件带 着油从大口走向小口）； （2）必须有一定的相对滑动速度； （3）供油充分； （4）油有一定的粘度。 例： v v v y F v
p
x
dp h-h0 dx =6ηv h3 ω
流体静压润滑 滑动轴承
油泵
油箱
润滑剂 润滑剂的主要作用——减小摩擦与磨损、降温、防锈、减振。 循环润滑的液体润滑剂还可以清洗摩 擦表面，将磨损产生的颗粒及其它污 物带走。 液体润滑剂（如润滑油） 半液体润滑剂（即润滑脂） 气体润滑剂（如空气、氢气） 固体润滑剂（如石墨）
人在下雨天为什么容易滑跤？ 人在下雨天为什么容易滑跤？
G
（2）水 →流压→滑 Why? （1）水→滑 F
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§1-4 摩擦与磨损
2. 磨损种类 （2）磨损机理下的几种磨损及影响因素
4）冲蚀磨损
当一束含有硬质微粒的流体冲击到固体表面上的时候就会造成冲蚀磨 损，例如利用高压空气输送型砂或高压水输送矿石的管道所产生的摩损。 冲蚀磨损是在有摩擦的情况下受到硬质微粒冲击反复作用而造成的表层 疲劳破坏。
影响因素：①磨粒与固体表面的摩擦因数； ②磨粒的冲击速度； ③磨粒冲击速度的方向同固体表面所夹的冲击角。
§1-4 摩擦与磨损
1. 磨损过程
（1）磨合阶段
在运转初期，摩擦副的接触面积较小，单位面积上的实际载荷较 大，磨损速度较快。随着磨合的进行，实际接触面积不断增大，磨 损速度在达到某一定值后转入稳定磨损阶段。
（2）稳定磨损阶段
在这个阶段，机件以平稳而缓慢的速度磨损，标志着摩擦条件 保持不变。这个阶段的长短代表机件的使用寿命。
因此，零件的磨损是决定机器使用寿命的主要因素。
§1-4 摩擦与磨损
一、摩擦
1. 定义：两物体的接触表面阻碍它们相对运动的机械阻力。 相互摩擦的两个物体称为摩擦副。
2. 种类：摩擦的分类有很多标准。 （1）根据摩擦副的运动状态可分为
静态摩擦、临界摩擦、动态摩擦和惯性摩擦。 （2）根据摩擦副的运动形式可分为滑动摩擦和滚动摩擦。
（3）根据摩擦副的摩擦状态可分为： 固体摩擦、液（气）体摩擦和混合摩擦。
§1-4 摩擦与磨损 2. 种类
1）固体摩擦 固体摩擦分为干摩擦和边界摩擦。
干摩擦 摩擦副在直接接触时产生的摩擦称为干摩擦。
因摩擦因数大，磨损严重，除利用摩擦力工作的场合外，应尽量避免。
§1-4 摩擦与磨损
2. 种类 边界摩擦 在摩擦副间施加润滑剂后，摩擦副的表面吸附一层极薄 的润滑膜，这种摩擦状态称为边界摩擦。
影响因素：①表面硬度↑，产生疲劳裂纹的危险性越小；②提高表面质量， 对零件的疲劳寿命有显著改善；③与加入的润滑油的粘度和压力有关，高 压下的润滑油能在接触区起到均化应力的作用，可提高抗疲劳磨损的能力； 油的粘度过低，则易于挤入疲劳裂缝中，在被封闭的裂缝中受高压而促进 疲劳裂纹的扩展，因此，高粘度的油有利于提高抗疲劳能力 。
§1-4 摩擦与磨损
2. 磨损种类 （2）磨损机理下的几种磨损及影响因素
5）腐蚀磨损
摩擦副受到空气中的酸、润滑油、燃油中残存的少量无机酸 （如硫酸）及水分的化学作用或电化学作用，在相对运动中造成 的材料损失。（例如黄油枪的喷嘴）腐蚀可以在没有摩擦的条件 下形成。
影响因素：①零件表面的氧化膜性质； ②环境温度。
§1-4 摩擦与磨损
二、磨损
运动副之间，由于摩擦作用而导致机件表面材料逐 渐损耗的过程。
磨损会影响机器的精度，强敌工作的可靠性，甚至促使机器提前报废。
§1-4 摩擦与磨损
1. 磨损过程
磨
损 量 Q
磨 合
稳定磨损
剧烈磨损
0
t2
t1
时间t
0~t1：磨合阶段
t1~t2：稳定磨损阶段
t2~~：剧烈磨损阶段
机械基础 §1-3 摩擦和磨损
§1-4 摩擦与磨损
摩擦和磨损是自然界和社会生活中普遍存在的现象。 有时人们利用它们有利的一面，如车辆行驶、带传动等是利用
摩擦作用，精加工中的磨削、抛光等是利用磨损的有用方面。 由于摩擦的存在造成了机器的磨损、发热和能量损耗。
据估计目前世界上约有30%～50%的能量消耗在各种形式的摩擦 中，约有80%的机器是因为零件磨损而失效。
影响因素：①同类摩擦副材料比异类材料容易粘着，如钢件运动副 的相对运动；②脆性材料比塑性材料的粘着能力高；③在一定范围内， 零件的表面粗糙度愈小，抗粘着能力愈强。
§1-4 摩擦与磨损
2. 磨损种类 （2）磨损机理下的几种磨损及影响因素
2）磨料磨损
进入摩擦面之间的游离颗粒，如磨损造成的金属微粒，会在较软材料的 表面上刨犁出许多沟纹，这样的为切削过程叫做磨料磨损。
影响因素：①硬度↑，耐磨性↑；
②磨粒的平均尺寸↑，磨损就越严重； ③磨粒的硬度越高，磨损就越严重。
§1-4 摩擦与磨损
2. 磨损种类
（2）磨损机理下的几种磨损及影响因素
3）疲劳磨损
当做滚动或滑动的高副受到反复作用的应力（如滚动轴承运转或齿轮传 动）时，如果应力超过材料的接触疲劳强度，就会在零件表面或一定深度 处形成疲劳裂纹，随着裂纹的扩展与相互连接，造成许多微粒从零件表面 上脱落下来，致使表面上出现许多月牙形浅坑，叫做疲劳磨损，也称疲劳 点蚀或简称点蚀。
§1-4 摩擦与磨损
2. 种类 2）液（气）体摩擦 在摩擦副间施加润滑剂后，摩擦副的表面被一层具有一定压力
和厚度的流体润滑膜完全隔开时的摩擦，称为液（气）体摩擦。
§1-4 摩擦与磨损
2. 种类
3）混合摩擦 兼有固体摩擦和液（气）体摩擦中两种摩擦状态以上的
一种摩擦状态，称为混合摩擦。
混合摩擦中摩擦表面仍有少量直接接触，大部分处于液（气）体摩擦， 故摩擦和磨损状况优于固体摩擦，但比液（气）体摩擦差。
（3）剧烈磨损阶段
经过稳定磨损阶段后，机件的表面磨损较为严重，运动副中的 间隙增大，引起额外的动载荷，出现噪声和振动， 最终导致失效。这时必须更换零件。
§1-4 摩擦与磨损
磨损
2. 磨损种类
的种
类
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（1） 种类
对磨 损表 面外 观的 描述
磨损 机理
点蚀 磨损
胶合 磨损
擦伤 磨损
……
粘着 磨损
疲劳 磨损
冲蚀 磨损
腐蚀 磨损
磨料 磨损
……
§1-4 摩擦与磨损
2. 磨损种类 （2）磨损机理下的几种磨损及影响因素
1）粘着磨损（最普通的磨损）
当摩擦表面的不平度的尖峰相互作用的各点发生粘着后，在相对滑动时， 材料从运动副的一个表面转移到另一个表面，故而形成粘着磨损。
严重的粘着磨损会造成运动副咬死，不能正常运转 。