Tribology & Lubricants 摩擦与润滑油
润滑名词解释
(29)油雾润滑(Oil-mist Lubrication) (30)喷射润滑 (Lubricant Spattering or Oil Jet Lubrication) (31)油/气润滑 (Aerosol Lubrication)
润滑剂与一定压力的压缩空气在喷射阀混合后射向润滑点的润滑方式。
压缩空气与油液混合后呈油/气—微细油滴或颗粒状送向润滑点的润滑方式。 又 称气溶胶润滑。
(Fatigue Wear) 裂缝并分离出磨粒或碎片而剥落,形成凹坑而引起的磨损。又称点蚀(Pitting)。 (5)腐蚀磨损 (Corrosive Wear) (6)微动磨损 (Fretting) (7)轻微磨损 (Mild Wear) (8)严重磨损 (Severe Wear) (9)正常磨损 (Normal Wear) (10)材料转移 (Pick-up or Transfer) (11)涂抹 (Smearing) (12)擦伤 (Scratching) (13)刮伤 (Scoring) (14)胶合 两摩擦表面发生固相“焊合”而引起的局部损伤,但没有发生局部表面熔合。 与“擦伤”相同原因形成的严重擦痕,又称划伤。 由摩擦表面局部固相“焊合”或磨料磨损而引起沿滑动方向形成的微小擦痕或“犁痕”。 摩擦副一表面上的材料发生转移,并以薄层重新涂敷到一或两表面上。 由于在滑动或滚动界面的强粘附力而使材料由一表面转移到另一表面上的现象。 设计允许范围内的磨损。 磨屑为较大的碎片或颗粒的磨损。有时用来表示已达到塑性接触下的磨损。 两接触表面作微振幅重复摆动所引起的磨损。微动磨损是一种微动疲劳与微动腐蚀并存的复合式磨 损。 磨屑非常细小的磨损。有时用来表示弹性接触下的磨损。 金属表面在摩擦过程中与周围介质在化学与电化学反应作用下产生的磨损过程。
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
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。
Tribology in Industry
confirmed that plowing is the key mechanism of friction, while adhesion between asperities and the shearing of lubricant films are generally of secondary importance. Along with the theoretical research, the experimental study has not stopped. Most of the experiments were finished with the help of surface force testing device [5-8]. Original researches about relative speed to boundary friction coefficient were concentrating on lower velocity [9,10] and the objects were often aimed at the paper based friction elements of the civil vehicle [11,12].The main purpose of this paper is to investigate the friction mechanism of sintered material and establish a boundary friction model including the effect together with plough, boundary film, adhesive contact and lubrication, which can serve for the sintered material in tracked vehicle.
3.1摩擦学概述
机械设计吴鹿鸣罗大兵张祖涛摩擦学设计:摩擦与磨损03-1摩擦学概述摩擦学定义1966年,英国乔斯特(H.P.Jost)最早提出了Tribology名词 (tribology - the science and technology of interacting surfaces in relative motion and of their related subjects and practices),Tribology的定义是研究相对运动的相互作用表面的有关理论和实践的科学与技术。
其后中国机械工程协会将Tribology译为“摩擦学”。
摩擦学定义要点:①是相对运动的表面,产生摩擦②是相互作用的表面,发生复杂的摩擦行为③是科学(Triboscience摩擦学科学、Fundamental Tribology基础摩擦学)与技术(Tribotechnology摩擦学技术、Applied Tribology应用摩擦学),独立的一门多学科综合性的学科摩擦学的内涵:摩擦、磨损和润滑。
摩擦学(Tribology)摩擦(Friction) 阻止两个表面相对运动的现象 切向力(摩擦力,friction force) 引起磨损能量消耗,降低机器的效率 后果 磨损(Wear) 摩擦表面上物质不断损耗的现象不可避免(一般) 降低可靠性、精度和寿命特点 润滑(Lubrication)通过润滑剂的薄膜将两个表面分开,减小 切向力,它是减小摩擦降低磨损的重要手段减小能量损失和表面的物理相互作用 带走摩擦热和磨屑, 防止表面腐蚀作用摩擦学意义全球约1/3~1/2能源消耗与摩擦有关。
美国每年因磨损引起的工业损失约占GDP的1~2%。
因为摩擦学的应用美国每年能源消耗减少11%。
发动机因摩擦而损失约30%的功率,如果发动机的摩擦减小20%,可使燃油消耗减7%。
对于大型水轮机组,55%~70%的故障来自摩擦学设计不良造成的烧瓦。
发动机和传动装置的机械摩擦损耗占汽车发动机总能耗的12%机械失效的主要原因并不是零部件的断裂,而是摩擦学类型损坏。
外文资料
0301-679X/02/$ - see front matter 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved. PII: S 0 3 0 1 - 6 7 9 X ( 0 2 ) 0 0 0 2 3 - 3
426
X. Wang, A. Yamaguchi / Tribology International 35 (2002) 425–433
Nomenclature B1 thickness of disk specimen thickness of the block holding disk specimen B2 C ϭ pd4 / 128ml flow coefficient of cylindrical nozzle modified flow coefficient of cylindrical nozzle Cm d diameter of cylindrical nozzle Young’s modulus of plastics Ep Young’s modulus of stainless steel Es E equivalent Young’s modulus representative film thickness h0 ¯ ϭ h / h0 film thickness h ¯ c ϭ hc / h0 film thickness at center h ¯ e ϭ he / h0 elastic deformation of pad h m number of cells to circumference n number of cells to radius atmosphere p0 p ¯ ϭ p / ps film pressure p ¯ p ϭ pp / ps pocket pressure p ¯ s ϭ ps / ps ϭ 1 supply pressure q index for the numerical integration ¯ ϭ Q / Cps leakage flow rate Q outer radius of bearing r2 r ¯n ϭ (r2Ϫrp) / (nϪ1) r ¯p ϭ rp / r2 ratio of pocket radius mean radial velocity u ¯m V ϭ ⍀r2 representative velocity ¯ ϭ W / psr2 W 2 load-carrying capacity ¯ ϭ ar2 / h0 tilting angle of pad a d elastic deformation e compressive strain 2 z ϭ Ϫ2Wlogrp / pr2 2(1Ϫrp)ps ratio of hydrostatic balance q angle of rotation qm ϭ 2p / (mϪ1) m viscosity of fluid Poisson’s ratio of plastics np Poisson’s ratio of stainless steel ns r density of fluid s stress f azimuth of maximum tilting angle of pad ¯ ϭ w / ⍀ angular velocity of pad w 2 ⍀ ϭ psh2 0 / 6mr2 representative angular velocity
金属材料专业英语词汇(99单词)
金属材料专业英语词汇(99单词)abundant adj. 丰富的,充裕的adjacency n. 邻近, 邻接amplitude n. 广阔, 充足, 增幅n. 振幅、波幅(物理)analysis n. 分析, 解析approximately adv. 近似地, 大约attribute n. 属性, 特征; 标志, 象征vt. 归于, 属于augment vt. 增加,补充vi.扩大n. 增加,补充物axial adj. 轴的, 轴向的,轴心的bending n. 弯曲度(偏移, 透镜的配曲调整) v. 弯曲ceramic adj. 陶器的n. 陶器, 陶瓷学characterization n. 描绘、刻画clustering n. 聚类, 群动词cluster的现在分词形式cobalt n. 钴, 钴类颜料, 深蓝色comparative adj. 比较的,相当的n. 对手composite adj. 合成的,复合的n. 合成物, 复合材料vt. 合成compressive adj. 有压缩力的conduct n. 行为, 举动, 品行v. 引导, 指挥, 管理vt. 导电, 传热consequent adj. 作为结果的, 随之发生的,合乎逻辑的n. 推论,结论,[数]后项constant adj. 经常的, 不变的n. 常数, 恒量controversy n. (公开的)争论,争议conventional adj. 普通的,常见的,习惯的,常规的conventionally a dv. 照惯例,照常套,照老例core n. 果心,核心,要点vt. 挖去(水果的)果心=Congress of Racial Equality 争取种族平等大会corrosion n. 侵蚀(腐蚀, 锈)cruciform adj. 十字形的n. 十字形cryogenic adj. 低温的,冷冻的cryogenically adj. 低温的,冷冻的data n. (datum的复数)资料,数据datum n. 资料,数据,材料[数]已知数(复数)datadensity n. 密集,密度,透明度diffraction n. [物理]衍射,绕射dimple n. 酒窝, 涟漪v. (使)出现酒窝,(使)起波纹distribution n. 分发, 分配, 散布, 分布dormant adj. 睡眠状态的, 静止的[计算机] 静止的drill n. 钻孔机,钻子,播种机vt. 训练,钻孔vi. 钻孔evaluate vt. 评估,评价extensive adj. 广泛的,广阔的facilitate vt. 帮助, 使...容易, 促进failure n. 失败,失败的人或事fatigue n. 疲乏,疲劳,累活adj. 疲劳的vt. 使...疲劳,使...心智衰弱vi. 疲劳fellowship n. 友谊,团体,会员资格,奖学金ferrous a dj. 含铁的fracture n. 破碎,骨折vt. 破碎,破裂vi. 断裂fundamentally adv. 从根本上,基本地hardness n. 坚硬, 困难, 严厉hence adv. 今后, 从此, 因此, 所以hydraulic adj. 水力的, 水压的identify vt. 识别, 认明, 鉴定vi. 认同, 感同身受impart vt. 传授, 赋予, 告知indicate v. 显示, 象征, 指示v.指明, 表明induce vt. 引诱,导致,催生initial n. (词)首字母adj. 开始的, 最初的, 字首的vt. 签姓名的首字母于investigate vt. &vi. 调查,研究[计算机] 研究isothermal adj. 等温的,等温线的n. 等温线literature n. 文学, 文献macro adj. 巨大的,大范围的,总的n. [计算机]宏marginally adv. 在边上, 边际地形容词marginal的副词形式mechanism n. 机制,原理n. 机械,机构,结构metallurgist n. 冶金家, 冶金学者momentum n. 动力,要素, 势头,(物理)动量nano pref. 表示“十亿分之一”, “毫微”, “纳米”negative adj. 否定的,负的,消极的n. 底片,负数,否定vt. 否定neutron n. 中子non-ferrous adj. 有色的, 非铁或钢的(金属)overlay 覆盖parameter n. 参数,参量,决定因素patent n. 专利权,执照,专利品adj. 专利的,显著的,新奇的v. 取得...的专利权,请准专利per prep. 每,每一adv.每人precipitation n. 坠落, 沉淀, 凝结; 冰雹presence n. 出席,在场者,举止prevail vi. 获胜, 盛行, 主导procedure n. 程序, 手续, 步骤; 常规的做法quench v. 熄减, 结束, 冷浸, 解渴reduction n. 减少,缩小, (化学)还原反应, (数学)约分regard n. 关心; 考虑, 注意n. 尊敬; 问候; 事项vt. 视为; 尊重; 注视, 和...有关vi. 注视, 注意relieve vt. 减轻,救济,解除residual adj. 残余的,剩余的n. 剩余部分, (复)追加酬金resistance n. 抵抗力,反抗,反抗行动;阻力,电阻;反对adj. 抵抗的rotate vt. &vi. (使)旋转,轮流adj. 车轮状的secondary adj. 中级的,中等的,次要的n. 次要位置, 副手select adj. 精选的n. 被挑选出来的人或物v. 选择vi. 选择,挑选,选拔vt. 选择,挑选shallow adj. 浅的, 肤浅的, 浅显易懂的n. (pl.)浅滩, 浅处v. 变浅significance n. 意义,重要性simultaneously adv. 同时地(联立地)skeptical adj. 怀疑的soak n. 浸,湿透,喝醉vt. 使…湿透,浸泡在液体中,浸洗,吸入,使某人喝醉,向某人敲竹杠vi. 浸入液体,渗透,感化(某人),无节制地喝酒sort n. 种类,样子,态度v. 分类,整理,排序n.[计算机] DOS命令: 在字符型文件中进行数据排序, 或者将DOS命令的输出进行排序stable adj. 稳定的,安定的,可靠的n. 马厩,马棚,一批人vt. 使(马)入厩vi. 入厩subjected n. 科目,主题adj. 服从的,易患的submit vt. 呈送, 递交, 主张vt. 使服从, 屈服vi. 屈从; 忍受sufficient adj. 足够的, 充分的supplement n. 补充物,增刊vt. 补充,增补tensile adj. 可拉长的, 可伸展的,张力的toughness n. 有粘性, 强硬, 强健tribology n. 摩擦学undergo vt. 遭受,经历,忍受variation n. 变化,变动,变种,变奏曲weld n. 焊接, 焊缝v. 焊接yield n. 生产量, 投资收益v. 生产, 屈服, 投降, 弯下去, 凹下去。
摩擦学原理(全套课件819P)
Introduction
Tribology:
Tribology is the science, application science, which deals with of the two surfaces having relative movement, or moving trend, covers Friction, Lubrication and Wear. It has some research field related to Physics, Chemistry, Metallurgy, Material Science, Rheology, Hydromechanics, Elasticity, Viscoelasticity, Thermodynamics, as well as, Machinery Science and so on.
9
Main Areas in Tribology
Friction (摩擦) Wear(磨损) Lubrication(润滑)
Leonardo da Vinci 10
秦始皇兵马俑铜车马的1号车
Research——textured surface
Sample of textured surface
3
“2012中国汽车产业发展高层论坛”
2012年10月在钓鱼台国宾馆举行“2012中国汽车产业 发展高层论坛” 。
中国汽车协会副会长董扬在发言中指出,中国汽车市 场的发展空间依旧宽广,2020年之前应会保持与GDP 增长率一致的发展速度。 “中国汽车已经连续两年增 长,这个市场到底有多大?2020年之前,中国汽车应 该能够在产销数量用大于等于GDP的数额增长,由于 当前我国人均的汽车数量还很低,从现代社会大生产 的结构要求来讲,需要更多的汽车;第三个原因是现 在中国的机动车数量最多的不是汽车,而是摩托车, 这其中蕴含着因为升级换代带来的巨大增长空间。
机械设计----摩擦
第三章 磨擦、磨损及润滑(一)教学要求掌握摩擦副分类及基本性质、磨损过程和机理及润滑的类型及润滑剂类型。
(二)教学的重点与难点摩擦副基本性质和典型磨损过程(三)教学内容§3—1 摩擦摩擦——两接触的物体在接触表面间相对滑动或有一趋势时产生阻碍其发生相对滑动的切向阻力,——这种现角叫磨擦磨损——由于摩擦引起的摩擦能耗和导致表面材料的不断损耗或转移,即形成磨损。
使零件的表面形状与尺寸遭到缓慢而连续破坏→精度、可靠性↓效率↓直至破坏润滑——减少摩擦、降低磨损的一种有效手段。
摩擦学(Tribology )——包含力学、流变学、表面物理、表面化学及材料学、工程热物理学等学科,是一门边缘和交叉学科。
摩擦 内摩擦——发生在物质内部外摩擦——两个相互接触表面之间的摩擦接运动状态——摩擦 静摩擦——仅有相对滑动趋势时的摩擦动摩擦本节只讨论金属摩擦副的滑动摩擦根据摩擦面间存在润滑剂的状况,干摩擦 ——最不利滑动摩擦 边界摩擦(边界润滑) ——最低要求流体摩擦(流体润滑) ——如图3-1所示混合摩擦(混合润滑) ——最理想各种状态下的摩擦系数见表3-1,图3-2为摩擦特性曲线p v f /ηλ=-的关系。
一、干摩擦——两摩擦表面直接接触,不加入任何润滑剂的摩擦而实际上,即使很洁净的表面上也存在脏污膜和的氧化膜,∴实际f 比在真空中测定值小很多。
摩擦理论:①库仑公式 n f fF F =(n F —法向力)——至今沿用机理:②机械摩擦理论→认为两个粗糙表面接触时,接触点相互啮合,摩擦力为啮合点问切向阻力的总和,表面越粗糙,摩擦力就越大。
但不能解释光滑表面间的摩擦现象——表面愈光滑、接触面越大,f F 越大,且与滑动速度V 有关。
③新理论:分子—机械理论、能量理论、粘着理论—常用简单粘着理论:如图3-3所示,摩擦副真实接触面积Ar 只有表现接触面积A 的百分之一和万分之一,)10000~100/(A Ar =,∴接触面上压力很大,很容易达到材料的压缩屈服极限sy σ→产生塑性流动→接触面↑,∴n F ↑应力并不升高 ∴sy nF Ar σ= (3-1)接触点塑性变形后→脏污膜遭破坏,容易使基本金属产生粘着现象→产生冷焊结点→滑动时,先将结点切开,设结点的剪切强度极限为B τ,则摩擦力为B sy nB r f F A F τστ== (3-2) ∴金属摩擦系数syB n fF F f στ== (3-3) B τ 两接触金属中较软者的剪切强度——剪切发生在软金属站界面的剪切强度极限B f f B ττττ<<=,(脏污表面)——剪切发生在结点金属上 sy σ——较硬的基本材料的压缩屈服极限∵大多数金属sy B στ/很相近,∴f 很相近∴降低摩擦系数的措施:在硬金属基体表面涂覆一层极薄的软金属(使)sy σ取决于基体材料,B τ取决于软金属。
摩擦学基本知识
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3. 磨 损
• 磨损是伴随摩擦而产生的必然结果,是相互接触的物 体在相对运动时,表层材料不断发生损耗的过程或者 产生残余变形的现象。 • 磨损不仅是材料消耗的主要原因,也是影响机器使用 寿命的主要原因。
• 材料的损耗,最终反映到能源的消耗上,减少磨损是 节约能源不可忽视的一环。 • 在现代工业自动化、连续化的生产中,某一零件的磨 损失效,就会影响全线的生产。
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3. 密封摩擦学基本知识
实现以人为本— 健康 安全 环保 经济 —现代化生产新理念 主讲人: 郝木明,孙鑫晖
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目 录
(参阅:顾永泉《流体动密封》)
• 1.前言 • 2.摩擦 • 3.磨损 • 4.润滑
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1.前 言
• 摩擦学:研究作相对运动的相互作用表面及其有关理 论与实践的一门科学和技术,包括摩擦科学和技术。 • 是一门多学科交叉的边缘学科。 • 涉及三部分内容:摩擦、磨损和润滑。 • 摩擦(Friction):研究具有相对运动的、相互作用 的表面间的有关理论与实践问题;两个相互接触物体 在外力作用下,发生相对运动(或着有相对运动趋势 )时产生切向阻力的物理现象。 • 磨损(Wear):摩擦产生的重要现象之一,由于表面 相对运动而不断发生损耗的过程或者产生残余变形的 现象。 • 润滑(Lubrication):降低磨损和减少磨损的主要措 施。
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磨损量-时间曲线与磨损速度-时间曲线
H• 3.3 减少磨损的基本措施
• ①.材料的选择:相同金属材料的磨损率大于不同金属材 料的磨损率,金属材料配对摩擦副的磨损率大于金属材料 与非金属材料配对的摩擦副。 • ②.润滑:使摩擦副在流体润滑状态下工作。 • ③.表面强化处理:渗碳、渗氮、喷沙等表面处理工艺。 • ④.结构设计:如采用转移性原则,使一摩擦面磨损而保 护另一摩擦面。 • 如:滑动轴承表面油槽的布置,提高其承载能力。 • ⑤.使用保养。
润滑油、脂及其检验方法常用名词术语
润滑油、脂及其检验方法常用名词术语摩擦学(Tribology)研究作相对运动相互作用的对偶表面的理论和实践的科学技术。
摩擦(Friction)阻碍两物体接触表面发生切向相对运动的现象,摩擦亦常用于表示摩擦力。
磨损(Wear)物体表面相对运动时工作表面物质不断损失或产生残余变形。
磨损过程主要因对偶表面间的机械、化学与热作用而发生。
润滑(Lubrication)用润滑剂减少两摩擦表面之间的摩擦和磨损或其它形式的表面破坏。
摩擦物理学(Tribophysics)研究作相对运动的相互作用表面的物理学分支。
摩擦力学(Tribomechanics)研究固体在机械能影响下的微观与超微观过程的力学分支。
摩擦化学(Tribochemistry)研究作相对运动的表面磨擦区引起对偶表面层的机械、物理和化学变化的反应的化学分支。
磨擦化学的重点是研究润滑剂组分与磨擦表面相互发生的化学作用的那些化学反应。
摩擦副(Rubbing Pair)使两构件互相接触并有相对运动的联接。
外摩擦(External Friction)同摩擦。
内摩擦(Internal Friction)同一物体内诸部分之间相对位移产生的摩擦。
静摩擦(Static Friction)两物体在外力作用下产生微观预位移,即弹性变形及塑性变形等,但尚未发生的相对运动时的摩擦。
在相对运动即将开始瞬间的静摩擦,称为极限静摩擦和最大静摩擦,此时的摩擦系数称为静摩擦系数。
动摩擦(Kinetic Friction,Dynamic Friction)相对运动两表面之间的摩擦。
此时的摩擦系数称为动摩擦系数。
摩擦系数(Coefficient of Friction)阻碍两物体作相对运动的摩擦力对压紧两物体的法向力的比值滑动摩擦(Sliding Friction)两接触物体接触点具有不同的速度和(或)方向时的摩擦。
滚动摩擦(Rolling Friction)两接触物体接触点,具有相同的速度和方向的摩擦。
tribology international格式
tribology international格式Tribology International是一种期刊论文格式,它为探索摩擦学领域的研究提供了一个标准。
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微机械学中的纳米摩擦学_第一节
摩擦学的定义
“研究作相对运动的相互作用表面及其理论和实践的一门科学技 术。”——“The science and technology of interaction surfaces in relative motion and of related subjects and practices。”
提出摩擦力计算公式:F=μN (F为摩擦力,μ为摩擦系数,N为正压力)
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第一节 绪论
1.3 摩擦学的定义与发展过程回顾
摩擦学的发展过程
② 古典摩擦定律 法国物理学家库伦(C. A. Coulomb) 1736-1806年
动摩擦力比静摩擦力小,且动摩擦力与滑动速度无关(摩擦第三定律) 完善凹凸说,凹凸说的实质是把摩擦的起因归结为接触表面的凹凸不平,当两表 面接触时,由于这两个表面的凹凸部分相互咬合,要使其滑动,必须顺着其凸起部 反复地抬起来或把凸部破坏掉。
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第一节 绪论
1.1 微机械发展简史 LOGO
20世纪90年代,发达国家先后投巨资并设立国家重大项目促进MEMS 技术的发展。目前,在微型加速度计、微型压力传感器、数字微镜器件( DMD)、喷墨打印机的微喷嘴、生物芯片等领域都实现了MEMS技术。
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摩擦力与压力成正比(摩擦第一定律) 摩擦力与接触面积无关(摩擦第二定律)
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法国阿蒙顿(G. Amontons) 1663-1705年
进一步证实了摩擦学第一定律和第二定律。 摩擦是一个凹凸不平的表面沿另一个表面上的微凸体上升所做的功,也即摩擦是 由表面凹凸不平引起的,即摩擦的凹凸说(Roughness Thoery)
摩擦学(简单)
针入度 (稠度)
标志着润滑脂内阻力的大小和流动性的强弱。 针入度越大,润滑脂越稀;反之亦然。
滴点
在规定的加热条件下,润滑脂由标准测量杯的孔 口滴下第一滴时的温度称为润滑脂的滴点。
滴点标志着润滑脂耐高温的能力。一般润滑脂的 工作温度应低于滴点20-30C。
为改善润滑油或润滑脂的性能,以适应某些特殊的需要, 在润滑油或润滑脂中加入一些物质,称为添加剂。
改善摩擦副耐磨性能的措施 选择减磨材料、合理选择润滑剂和添加剂、 控制易损件的工作条件
三.润滑
目的
1、对于不完全液体润滑----降低摩擦及减少磨损; 2、对于液体动力润滑----工作介质并具有冷却作用。
气体:空气及其它气体介质。
润滑剂分类
液体:水、矿物油及液态金属等。 半固体:润滑脂
固体:石墨、二硫化钼等
研究摩擦学的意义
节约能源、节约材料、保护环境
摩擦学发展的重要历史阶段
•史前人类的钻木取火
•祖先们在春秋时代(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类使用矿物油做 润滑剂(距今约1800年)
主要性能指标 润滑油、润滑脂
粘度 牛顿定律
流体抵抗变形的能力,标志着流体内摩擦阻 力的大小。
v
y
剪切 应力
动力 粘度
速度 梯度
平行板间液体的层流流动模型
1.动力粘度:主要用于流体动力计算中。Pa·s 1Pa s 1N s / m2
2.运动粘度:主要用于测量流体粘度。m2/s
摩擦学原理及应用 TRIBOLOGY
河南农业大学机电工程学院 王万章 副教授
Wanzwang@
类金刚石薄膜的载流摩擦学行为及其摩擦磨损机理的研究
类金刚石薄膜的载流摩擦学行为及其摩擦磨损机理的研究类金刚石薄膜的载流摩擦学行为及其摩擦磨损机理的研究摩擦学(tribology)是一门研究接触过程中摩擦、磨损、润滑等问题的学科。
类金刚石薄膜作为一种具有特殊性能的材料,其在载流环境下的摩擦学行为及其摩擦磨损机理一直备受关注。
类金刚石薄膜具有优异的硬度、低摩擦系数和高耐磨性等特点,广泛应用于各个领域,包括硬盘头部、摩擦件和切削工具等。
对于了解类金刚石薄膜在载流环境下的摩擦学行为以及其摩擦磨损机理,对于进一步提高其应用性能具有重要意义。
首先,我们来研究类金刚石薄膜在载流环境中的摩擦学行为。
载流环境可以改变材料的摩擦性能,因此需要对载流速度、温度和润滑剂等因素进行控制和研究。
通过摩擦学实验,可以获取摩擦系数随载流速度和温度的变化规律,并分析其内在机理。
实验结果表明,类金刚石薄膜在适当的载流速度和温度下,具有较低的摩擦系数和良好的润滑性能。
这与其表面形貌、化学成分以及微观结构有着密切关系。
其次,我们将研究类金刚石薄膜的摩擦磨损机理。
类金刚石薄膜的使用寿命和摩擦磨损机制直接相关。
通过对薄膜表面形貌、摩擦副界面的形成和磨损机制等进行研究,可以了解类金刚石薄膜的摩擦磨损过程。
实验结果表明,类金刚石薄膜在载流环境中的摩擦磨损主要包括磨粒磨损、表面氧化和界面剥离等。
这些机制的发生与载流速度、温度和载荷等因素有关。
最后,我们将探讨如何优化类金刚石薄膜的摩擦学性能。
基于对类金刚石薄膜摩擦学行为及其摩擦磨损机理的研究,可以采取相应的措施来提高其使用寿命和性能。
例如,通过表面处理,可以改善类金刚石薄膜的润滑性能;通过合理选择载流速度和温度,可以减小摩擦系数和磨损速率;通过添加适当的添加剂,可以增加薄膜的抗氧化性能。
这些措施可以进一步拓展类金刚石薄膜的应用范围和提高其实际效果。
综上所述,类金刚石薄膜的载流摩擦学行为及其摩擦磨损机理的研究对于了解该材料的摩擦学特性和提高其应用性能具有重要意义。
摩擦学材料研究方法高分子材料摩擦学 第2章 表面和接触
轮廓峰的平均曲率 为取样长度!内全部轮廓峰顶处 半径(代号"#$%) 的曲率半径平均值
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2.1表面形貌-典型测量方法
测量方法 光学显微镜 光轮廓 斜剖面 干涉显微镜 复光束干涉 反射电子显微镜 电子显微镜 表面轮廓仪 分辨率μm 横向 0.25~0.35 0.25 0.25 0.25 5 0.03~0.04 0.005 1.3~2.5 纵向 0.18~0.35 0.25 0.025 0.025 0.005 0.002~0.008 0.0025 0.005~0.25
2
第2章 表面和接触
表面:指两相间的边界物质,其中相的定义是“具有明 确的物理边界、区别于其他物质系的均一部分”。 实际存在的固体表面并不是象镜面一样简单的平面, 它具有复杂的形状和表面性质。 2.1 表面形貌 2.2 表面结构 2.3 接触和变形
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illustration of a regular wavy surface texture
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2.1表面形貌-轮廓曲线的高度特征
Ra、Ry、Rq比较 Ra和Ry是加工中直接用于控制表面质量的参数,Rq在 工程中很少用,但在轮廓的理论分析中有很重要的应用价 值。上图为两种支承表面的微观形貌,这两种表面的Ra相 同,而Rq值却能把好与差的表面差异反映出来,在塑性材 料磨损,特别是磨合过程中,这种表面形貌的变化是常遇 到的。
摩擦学ppt
对于尺寸在毫米以下甚至毫微米级范围的微 型机械,如可清除血管内壁沉积物的微型机器人 等,此时表面效应非常明显,摩擦则是重要的因 素之一。 在通讯卫星中,天线需要精确的定位机构和 展开机构,要求轴承扭矩在7—10年内不变,经过 107 次循环使用后精度不变,此时必须研制新型 润滑剂以减少微观尺度的摩擦力和磨损的变化。
纳米摩擦学研究方法
(1)现代表面分析方法 纳米摩擦学的实验广泛应用表面力仪 (SFA)和扫描探针技术.包括扫描隧道显微 镜 (STM),原子力显微镜(AFM)和激光检 测摩擦力显微镜(FFM)。它们用于测量原 子尺度的表面形貌和表面微观动态力学行 为.在微磨损、微划痕、纳米磨损与超精 加工以及分子膜边界润滑等研究中发挥巨 大的作用。
2.表面形态与混合润滑理论
摩擦学现象发生在极薄的表面层, 因此对于摩擦表面形态的形成、变化 和作用的分析,将深化摩擦学机理研 究,并就改善使用性能寻求合理的表 面形态和工艺方法提供依据。研究内 容包括:表面形貌的表征及其摩擦学 效应,表面物理化学状态在摩擦、磨 损过程中的行为与变化等。
分析表明,工程中大多数摩擦表面是 处于混合润滑状态,即部分润滑膜与表面 粗糙峰点相接触同时存在。磨损的发生是 混合润滑状态的特性。 目前有关混合润滑的设计尚停留在半 经验阶段,因此建立工程适用的混合润滑 设计理论是当前急迫的任务。这一领域的 研究集中在:部分膜润滑和微观弹流润滑 理论,各类润滑膜的失效准则和润滑状态 转化过程,粗糙表面的接触分析与载荷分 配,混合润滑的模型化和定量化研究等。
3.磨损形成机理及其控制
研究目的在于了解磨损形成过程、变化及其影响因 素,从而寻求提高耐磨性和控制磨损的措施。工程中的 磨损现象多种多样,根据形成机理可归纳为:磨粒磨损、 粘着磨损、疲劳磨损、化学腐蚀磨损等基本类型。实际 机械中的磨损大多是几种磨损类型同时发生,因此磨损 研究必须强调针对性,即密切结合各种典型零件的具体 工况条件进行分析研究,在累积数据的基础上,建立磨 损机理以及抗磨损设计方法与对策. 实际零件的磨损经历着复杂的过程,涉及因素很多, 包括工况参数、材料与表面形态、润滑与环境介质的作 用等的影响。因此,磨损研究还应强调运用多学科的综 合研究和系统工程分析的方法。
tribulare词根
tribulare词根tribulare是一个拉丁语动词,意为“使苦恼、折磨、烦扰”。
tribulare词根在许多英语单词中得到应用,它们的意义通常与困境、痛苦、苦难和磨难相关。
下面是一些使用tribulare词根的常见英语单词。
1. TribulationTribulation是一个名词,意为“苦难、痛苦、困境”。
这个词通常用来描述人们在生活中所面临的困难和挑战。
例如:Despite all the tribulations, she managed to succeed in her career. (尽管经历了种种磨难,她还是在事业上取得了成功。
)5. DistributeTribology是一个名词,意为“摩擦学”。
这个词通常用来描述材料之间相对运动的摩擦和磨损特性。
例如:The field of tribology provides important insights into how different materials interact with each other under various conditions. (摩擦学这个领域提供了如何在不同条件下不同材料相互作用的重要见解。
)Contributional是一个形容词,意为“贡献的”。
这个词通常用来形容那些对某种事业或目标做出重大贡献的人或行动。
例如:Her contributional work for women’s rights will never be forgotten. (她的为妇女权利所做的贡献工作将永远不会被忘记。
)总的来说,tribulare词根在许多英语单词中得到应用,这些单词通常都与困难、苦难和磨难相关。
它们可以帮助我们更好地理解很多日常生活中的事情。
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2 潤滑原理
Stribeck curve 摩擦曲線 boundary lubrication 界面潤滑 semi-fluid lubrication 半液潤滑 full film lubrication 全膜潤滑 surface roughness 表面粗糙度 friction coefficient 摩擦係數 Definition of Viscosity 粘度定義 Viscosity = shear stress / shear rate Newtonian and Non-Newtonian fluid * Life of Bearing
大 high Boundary lubrication 摩擦係數 friction 小 low Full-film lubrication 大 轉速 rpm
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Semi-fluid lubrication
大 high Friction coefficient 小 low low 摩 擦 係 數
Stribeck curve
VI improver tackifiers
PIB, H-b/s cop. Improve Vis-T
Soap,polyAcrylate Silicone,t-b-phos
adhesiveness Prevent foam
抗發泡劑 anti-foam agents 乳化劑 細菌抑制劑 分散劑 抗磨耗劑 emulsifiers biocides disperssants
齒輪組潤滑
Open gears: Relative speed of two contacted gear surfaces is almost zero. According to lubricating theory, you need an oil of extreme viscosity. That’s why viscous oils, bituminous oils or graphited greases are used widely. Bath lubrication: viscosity will cause too much heat which does not exist in open gear sets. So, precise viscosity calculation for different gear sets is necessary. A thumb rule is : spur or bevel gear : 220 cSt helical gear : 320 to 460 cSt worm gear : 680 to 1000 cSt
The Synthetic base oils:
合成基礎油分類
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Synthetic hydrocarbons.碳氫類合成油 Polyglycols.聚乙二醇類 Synthetic esters.合成酯類 Silicones.有機矽類 Fluoroethers.氟醚類 Polyphenylethers.聚苯基醚類 Multiply-alkylated cyclopentane.複烷基化環戊烷類
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No lubricant/無潤滑
Coated with solid layer
No oil
With oil
Oil exists, but direct contact too.
Partially contacted 潤滑狀態 Completely separated
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Friction Curve / 摩擦曲線
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各種合成油之耐溫範圍
Here is mineral.礦物油
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Temperature 溫度條件之影響
Below –50 ℃ will be very difficult. -10 to 100 ℃ is normal and common. Over 140 ℃ is called high-temperature. 180 to 250 ℃ is the most difficult range. There is no oil or grease can be used for situation over 300 ℃. Graphite can be used below 600 ℃. Copper paste can be used up to 1000 ℃. Nickel or aluminum paste can be used up to 1400 ℃.
潤滑設備 : 油浴式 /人工 / 潤滑系統 6. Compatibility to rubbers, plastics, metals….. 材質相容性 : 橡塑膠, 金屬, 塗料……….
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選擇潤滑油的其他條件 Other conditions:
7. Chemical resistance, water/steam resistance 抗化學品性 抗蒸氣.抗水性 8. Food grade, EPA regulations…. 食品級 環保規範 ( 重金屬 臭氧問題 …… ) 9. Defined torque, noise level, damping feeling 特定扭力控制 10. Vacuum真空, fire-resistant, explosion-proved…… 11. UV-resistant抗紫外線, Radiation resistant 12. Conductivity導電, electrical-resistant 13. Military spec軍規, color
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潤滑油大分類
Greases
脂
Solid lubricants
固態潤滑劑
Lubricants潤滑油
Oils油 Greases脂 Solid 固體
Minerals
synthetics
Base oil
Additives
metals graphite MoS2 salts WS2 soaps non-soaps waxes bondedcoatings ptfe,pu organics inorganics
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Calssification of lubricants
Oils 油 mineral oils 礦物油 vegetable oils 植物油 animal oils 動物油 synthetic oils 合成油 base oils油 thickeners增稠劑 additives添加劑 a lot of 各種無機粉
有機類 無機類 PolyUrea bentonite PTFE silicate Polyimide PVC Waxes
添加劑 EP additives corrosion inhibitors demulsifiers antifoamer VI improver……………………
7
添加劑 Additives
Tribology & Lubricants 摩潤學 與 潤滑油
How to select your lubricant? 如何選取潤滑油? Friction and Wear 摩擦 磨耗 Lubricating theory 潤滑原理 Lubricating systems 潤滑系統 Type of Lubricants 潤滑油種類 Examples. 案例說明
C : Rated loading額定負載 P : Applied loading使用負載
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選擇潤滑油的6必要條件
Six essential conditions for selecting the correct lubricants
4 Relubrication interval : continuous / day / week / month / year / life lubrication 定義再潤滑週期 : 連續 / 日 / 週 /月 / 年 /永續 5 lubricating device : bath / manual / automatic
15000 -- 20000 12000 -- 15000 8000 -- 13000 4000 -- 9000 2000 -- 4000 1000 -- 1500 extremely low
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2,000k 100.0
oil mist only
Basic rules for gear lubrication •
anti-wear additives
Sodium soap… emulsibility
Phenols, formaldehyde
Prolong an emulsion’s life Retard sludge formation
Reduce metal wear
8
polymerizates Phosphates….
High viscosity 高粘度潤滑油 Medium viscosity 中粘度
Low viscosity 低粘度
Speed速度
大high 15
A Newtonian fluid Vis 粘度 牛頓流體
B
delatant flow
Speed速度 thixotropic flow C pseudoplastic flow D 搖變流體
極壓添加劑 EP additvies S, Cl, Pb salts
Amino,sulphonates
Prevent welding
防銹添加劑 rust inhibitors 抗氧化劑 VI 改善劑 增黏劑
oxidation inhibitors
Against rust
Reduce sludge
Phinols, amines
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選擇潤滑油的6必要條件 Six essential conditions for selecting the correct lubricants