机械设计基础第二章摩擦磨损及润滑

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最新机械设计基础教案——第2章 磨擦、磨损及润滑概述

最新机械设计基础教案——第2章 磨擦、磨损及润滑概述

第2章磨擦、磨损及润滑概述(一)教学要求掌握摩擦副分类及基本性质、磨损过程及润滑剂类型。

(二)教学的重点与难点摩擦副基本性质、典型磨损过程及润滑剂的选择(三)教学内容§2.1 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——包含力学、流变学、表面物理、表面化学及材料学、是边缘和交叉学科。

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。

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F越大,且与滑动速度V 滑表面间的摩擦现象——表面愈光滑、接触面越大,f有关。

二、边界摩擦(边界润滑)——摩擦面上有一层边界膜起润滑作用边界膜物理吸附膜——润滑油中脂肪酸极性分子与金属表面相互吸引而引成的吸附膜,其摩擦如图2-4a和2-4b所示,图2-5为吸附在金属表面上的多层分子膜模型,距表面愈远吸附能力愈弱,剪切强度愈低,f随层数而下降。

膜——边界膜较薄(一个分子长约2nm,如膜有10个分子厚,其厚度为0.02μm,远小于两摩擦表面的粗糙度之和),∴磨损不可避免。

另外,温度对物理吸附膜影响较大→受热膜易脱附、乱向甚至破坏,∴适于常温、轻载、低速下工作。

化学吸附膜——由润滑油中的分子靠分子键与金属表面形成化学吸附的称——强度、稳定性好于物理吸附膜,受热后熔化温度较高,适合于中等载荷、速度和温度下工作。

化学反应膜——润滑油中加入硫、磷等元素的化合物(即添加剂)与金属表面进行化学反应而形成的膜——较厚、熔点较高、剪切强度较低、稳定性较好,∴适合于重载、高速和高温。

机械设计基础课后习题答案(第四版)

机械设计基础课后习题答案(第四版)

目录第1章机械设计概述 (1)第2章摩擦、磨损及润滑概述 (3)第3章平面机构的结构分析 (12)第4章平面连杆机构 (16)第5章凸轮机构 (36)第6章间歇运动机构 (46)第7章螺纹连接与螺旋传动 (48)第8章带传动 (60)第9章链传动 (73)第10章齿轮传动 (80)第11章蜗杆传动 (112)第12章齿轮系 (124)第13章机械传动设计 (131)第14章轴和轴毂连接 (133)第15章轴承 (138)第16章其他常用零、部件 (152)第17章机械的平衡与调速 (156)第18章机械设计CAD简介 (163)第1章机械设计概述1.1机械设计过程通常分为哪几个阶段?各阶段的主要内容是什么?答:机械设计过程通常可分为以下几个阶段:1.产品规划主要工作是提出设计任务和明确设计要求。

2.方案设计在满足设计任务书中设计具体要求的前提下,由设计人员构思出多种可行方案并进行分析比较,从中优选出一种功能满足要求、工作性能可靠、结构设计可靠、结构设计可行、成本低廉的方案。

3.技术设计完成总体设计、部件设计、零件设计等。

4.制造及试验制造出样机、试用、修改、鉴定。

1.2常见的失效形式有哪几种?答:断裂,过量变形,表面失效,破坏正常工作条件引起的失效等几种。

1.3什么叫工作能力?计算准则是如何得出的?答:工作能力为指零件在一定的工作条件下抵抗可能出现的失效的能力。

对于载荷而言称为承载能力。

根据不同的失效原因建立起来的工作能力判定条件。

1.4标准化的重要意义是什么?答:标准化的重要意义可使零件、部件的种类减少,简化生产管理过程,降低成本,保证产品的质量,缩短生产周期。

第2章摩擦、磨损及润滑概述2.1按摩擦副表面间的润滑状态,摩擦可分为哪几类?各有何特点?答:摩擦副可分为四类:干摩擦、液体摩擦、边界摩擦和混合摩擦。

干摩擦的特点是两物体间无任何润滑剂和保护膜,摩擦系数及摩擦阻力最大,磨损最严重,在接触区内出现了粘着和梨刨现象。

机械零件的摩擦、磨损和润滑

机械零件的摩擦、磨损和润滑

机械中常见的摩擦有两大类:一类是发生在物质 内部,阻碍分子相对运动的内摩擦。另一类是在物体 接触表面上产生的阻碍其相对运动的外摩擦。
相互摩擦的两个物体称为摩擦副。
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§0-3 机械零件的摩擦、磨损和润滑
根据摩擦副运动状态
静摩擦 动摩擦

根据摩擦副运动形式 滑动摩擦

滚动摩擦

干摩擦
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§0-3 机械零件的摩擦、磨损和润滑
(4)腐蚀磨损 接触表面受到腐蚀性的气体、液体的侵
蚀而产生的表面破坏,如化工行业制酸、 碱设备的零件损坏是由于酸碱腐蚀反应而 造成的。所以一般化工企业采用不锈钢材 料作为机器的零件 。
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§0-3 机械零件的摩擦、磨损和润滑
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§0-3 机械零件的摩擦、磨损和润滑
3、液体摩擦 摩擦表面被液体润滑膜完全隔离开的摩擦。如轮船 在水中行走,水把船底和河床隔离开;气垫、磁垫使机 车和导轨隔离开。在机械传动中,两零件表面之间处于 液体摩擦状态是最理想的状态,但是很难达到这种状态。 4、混合摩擦 机械运动的接触表面,大多数处于以上三种摩擦状 态的混合,称之为混合摩擦。混合摩擦比前二种状态好, 但比液体摩擦状态差些。
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§0-3 机械零件的摩擦、磨损和润滑
2、流体动力润滑是借助于相对速度而产生的粘性流体 膜将摩擦副的两摩擦表面完全隔开,由润滑油自身产 生的压力来平衡外载荷。
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§0-3 机械零件的摩擦、磨损和润滑
3、弹性流体动力润滑是研究点、线接触摩擦 副的流体动力和润滑问题,由于接触面积 小,单位压力大,必须考虑流体动力效应、 润滑油压力、粘度特性和接触体弹性形变 的联合作用。

机械设计摩擦磨损和润滑ppt课件

机械设计摩擦磨损和润滑ppt课件
当原子尺度的针尖在不到一个纳米的高度上扫描样品时,此处电子云重 叠,外加一电压(2mV~2V),针尖与样品之间产生隧道效应而有电子 逸出,形成隧道电流。电流强度和针尖与样品间的距离有函数关系,当 探针沿物质表面按给定高度扫描时,因样品表面原子凹凸不平,使探针 与物质表面间的距离不断发生改变,从而引起电流不断发生改变。将电 流的这种改变图像化即可显示出原子水平的凹凸形态。
油粘度。
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4)冲蚀磨损 • 形成:一定速度的硬质微粒反复作用,表面受法
向力及切向力。燃气涡轮机叶片、水轮机叶片。 • 现象:表面疲劳,材料损失。 • 影响因素:材料硬度
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5)腐蚀磨损(电化学作用)
• 形成:空气中的酸、润滑油中的无机酸产生化学作用或电 化学作用。
• 现象:表面腐蚀并磨损。 • 影响因素:环境、润滑油的腐蚀性。
9 )纳米添加剂
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实现流体摩擦必须具备一定的条件。分述如下: 1)流体动压润滑
所需条件:楔形空间,足够速度,粘性流体
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应用实例:
硬盘驱动器
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air bearing
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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。
两表面的距离称为平均油膜厚度。接触区的出口处 油膜变薄,这种现象称为“颈缩”,此处两表面距离称为最 小油膜厚度。
扫 描 隧 道 显 微 镜 的 分 辨 率 很 高 , 横 向 为 0.1~0.2nm , 纵 向 可 达 0.001nm。它的优点是三态(固态、液态和气态)物质均可进行观察, 而普通电镜只能观察制作好的固体标本。
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摩擦、磨损、润滑和密封失效是现代机械系统的 主要失效原因。

机械设计 第二章 摩擦、磨损及润滑

机械设计   第二章 摩擦、磨损及润滑

F A dy
du τ = η dy
du B
§2-3 润 滑
二、润滑剂及其性能指标
τ du τ = η η= du dy dy
动力粘度η的单位: 动力粘度 的单位: 的单位
动力粘度η: 动力粘度 : 速度梯度du/dy为1时, 为 时 速度梯度 液体内摩擦阻力大小
国际单位: 帕秒 : Pa s = N2 s = 国际单位:
混合磨擦
§2-1 摩 擦
三、滑动摩擦状态
摩 擦3
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。 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。 随着科学技术的发展,关于摩擦学的研究已逐渐深入到微观 研究领域,形成了微-纳米摩擦学理论,引发出许多新的概念, 比如提出了超润滑的概念等。从理论上讲,超润滑是实现摩擦系 数为零的摩擦状态,但在实际研究中,一般认为摩擦系数在0.001 量级(或更低)的摩擦状态即可认为属于超润滑。关于这方面的 研究也是目前微-纳米摩擦学研究的一个重要方面,同学们应对 此给予关注。
重点:摩擦、磨损、润滑的基本概念、分类、 重点:摩擦、磨损、润滑的基本概念、分类、形成 机理、过程等。 机理、过程等。
基本概念
1、 摩擦:相对运动(或有 相对运动趋势)的 摩擦:相对运动( 相对运动趋势) 接触表面间阻碍相对运 动的现象 利弊: 制动; 利弊:摩擦传动 、 制动;磨损 、 能耗 ;
2、 摩 损 :摩擦表面物质不断丢 失或转移的现象 (机械零件报废80% 属于磨损失效) 机械零件报废80% 属于磨损失效) 80
3、 润滑:相对运动表面间 加入减摩介质 润滑剂 润滑: ( 降低摩擦减少磨损 )
基本概念
4、摩擦学 、 关于摩擦、磨损与润滑的学科构成了摩擦学(Tribology)。 关于摩擦、磨损与润滑的学科构成了摩擦学 。 摩擦学是研究相对运动的作用表面间的摩擦、磨损和润滑, 摩擦学是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。 以及三者间相互关系的理论与应用的一门边缘学科。 消耗于摩擦。 世界上使用的能源大约有 1/3~1/2 消耗于摩擦。如果能够 尽力减少无用的摩擦消耗,便可大量节省能源。另外, 尽力减少无用的摩擦消耗,便可大量节省能源。另外,机械产 品的易损零件大部分是由于磨损超过限度而报废和更换的, 品的易损零件大部分是由于磨损超过限度而报废和更换的,如 果能控制和减少磨损,则既减少设备维修次数和费用, 果能控制和减少磨损,则既减少设备维修次数和费用,又能节 省制造零件及其所需材料的费用。 省制造零件及其所需材料的费用。 随着科学技术的发展, 随着科学技术的发展,摩擦学的理论和应用必将由宏观进入 微观,由静态进入动态,由定性进入定量, 微观,由静态进入动态,由定性进入定量,成为系统综合研究的 领域。 领域。

机械设计的基本与实践 认识摩擦磨损和润滑

机械设计的基本与实践 认识摩擦磨损和润滑

(4)L形密封圈
L形密封圈的应用
3、静密封装置
当两密封件之间无相对运动
时,箱盖与箱体间可涂密封胶,
轴承盖与箱体间可用金属垫片,
放油螺塞处可选用O型密封圈。
2.3.3 密封装置的选择 静密封较简单,可根据压力、温度选 择不同材料的垫片、密封胶。回转运动密 封装置较多,要根据工作速度、压力大小、 温度高低选择适当的密封形式和装置,使 用较普遍的是0形、J形密封圈,低速时毡 圈应用较多。移动运动密封装置可选用使 适用的密封圈。
2、润滑脂(黄油、干油)(流动性小,不易流失) 物理性能指标:滴点、锥入度 3、固体润滑剂(太空出舱所用润滑剂) 石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯、尼龙、 软金属及复合材料(气流输送或打磨) 4、气体润滑剂 空气、氢气、氦气、水蒸气及液态金属蒸气
5、润滑剂的选择 选择原则:在低速、重载、 高温和间隙大的情况下,选用粘 度较大的润滑油;高速、轻载、 低温和间隙小的情况下选用粘度 较小的润滑油。
注意: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。 2、磨损过程的阶段:
(1)跑合(磨合)磨损阶段
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
图2.2 零件的磨损过程
2、稳定磨损阶段
在这一阶段磨损缓慢、磨损率稳定,零件以 平稳而缓慢的磨损速度进入零件正常工作阶段, 如图2.2中ab段。
毡圈密封
(2)端面密封(机械密封)装置
端面密封(半接触式)
(3)曲路密封(迷宫式密封)装置
迷宫式密封
(4)隙缝密封
隙缝密封
2、移动运动密封装置 (1)0形密封圈
0形密封圈

机械设计基础-摩擦、磨损和润滑概述

机械设计基础-摩擦、磨损和润滑概述
2.掌握摩擦副分类及基本性质、磨损过程及润滑的类型、润滑剂类型及密封方式的选择
教学重点、难点#
重点:1.润滑方式及润滑剂类型的选择。2.密封方法的确定。
难点:密封方法的确定
主要内容与教学方法:
一、摩擦与磨损
摩擦:两接触的物体在接触表面间相对运动或有相对运动趋势时产生阻碍其发生相对运动的现象叫摩擦
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。
1润滑油润滑油是目前使用最多的润滑剂,主要有矿物油、合成油、动植物油等,其中应用最广的为矿物油。
(1)动力粘度η(2)运动粘度v:(3)条件粘度(相对粘度):恩氏粘度°Et
2、润滑脂
3、固体润滑剂:常用滑剂有石墨、二硫化钼、氮化硼、蜡、聚氟乙烯、酚醛树脂、金属及金属化合物等。
4、气体润滑剂:包括空气、氢气、氦气、水蒸汽及液体金属蒸汽。
润滑:减少摩擦、降低磨损的一种有效手段。
1、摩擦及其分类:
1干摩擦;2液体摩擦;3混合摩擦
2、磨损及其过程:1磨合磨损过程:2稳定磨损阶段:3急剧磨损阶段:
3、磨损分类:1磨粒磨损;2粘着磨损;3疲劳磨损(点蚀);4腐蚀磨损
二、润滑
一)、润滑剂及主要性能:润滑剂分液体、单固体、固体和气体润滑剂等。常用的润滑剂有润滑油和润滑脂。
抚州职业技术学院教案
课程名称:机械设计基础
任课老师(职称):周晓良(讲师)
授课对象及时间:13级综合班、12五年制班
授课题目(章节):摩擦、磨损及润滑概述
教具:多媒体
基本教材:陈立德《机械设计基础》(第四版)
课时安排:3
教学目的(分掌握、熟悉、了解三个层次):

第二章摩擦、磨损及润滑概述

第二章摩擦、磨损及润滑概述
机械设计基础 第二章 摩擦、磨损 摩擦、
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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
机械设计基础 第二章 摩擦、磨损 摩擦、 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。
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 mm 2 s 为单位)的平均值。 (3)条件粘度 以
0
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Et
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
8.64 ν = 8.0°E °E
当°E>3.2时
4.0 ν = 7.6°E °E
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。
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机械设计基础 第二章 摩擦、磨损 摩擦、
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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。
机械设计基础 第二章 摩擦、磨损 摩擦、 2.2 润滑
润滑的主要作用是: 减小摩擦系数,提高机械效率;
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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。

机械设计基础课件第章摩擦磨损及润滑概述

机械设计基础课件第章摩擦磨损及润滑概述
St=1cm2/s=100 cSt =10-4 m2/s。 常用St的百分之一cSt作为单位,称为厘斯,因而1
cSt= 1 mm2/s。
润滑油的牌号就是该润滑油在40C(或100C)时运动粘度
(以厘斯为单位)的平均值。例图2-7 L-AN15。
机械设计基础
第二十七页,编辑于星期五:十一点 三十八分。
或泊的百分之一,即厘泊(cP)。
1 P=0.1 Pa·s
1 cP=0.001 Pa·s
机械设计基础
第二十六页,编辑于星期五:十一点 三十八分。
2)、运动粘度
在工程中,常常将流体的动力粘度与其密度的比值作
为流体的粘度,这一粘度称为运动粘度,常用表示。运
动粘度的表达式为:
运动粘度单位:SI制——m2/s。 C.G.S. 制 : Stoke , 简 称 St ( 斯 ) , 1
到另一个表面,便形成粘附磨损。
机械设计基础
第十七页,编辑于星期五:十一点 三十八分。
❖2、磨粒磨损 也简称磨损。外部进入的硬质颗粒 或摩擦表面上的硬质突出物在较软材料的表面上进行 微切削(犁刨出很多沟纹时被移去的材料)的过程 叫磨粒磨损 。
机械设计基础
第十八页,编辑于星期五:十一点 三十八分。
3、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磨损。
摩擦分类:
微观宏观
§2-1 摩擦
内摩擦 外摩擦
是否相对运动
静摩擦
滑动摩擦
动摩擦 位移形式 滚动摩擦
机械设计基础
第五页,编辑于星期五:十一点 三十八分。
滑动摩擦
干摩擦 边界摩擦 流体摩擦 混合摩擦
边界润滑 流体润滑 混合润滑

机械设计基础第二章摩擦磨损润滑

机械设计基础第二章摩擦磨损润滑
约 f = 0.001 0.008,而且不会有粘着磨损产生,是 理想的摩擦状态。
液体摩擦动画
第三十三页,编辑于星期日:十五点 五分。
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3.4 混合摩擦(混合润滑)
➢接触表面间边界摩擦和液体摩擦同时存在的状态。 ➢混合摩擦能有效降低摩擦阻力,其摩擦系数要比边
界摩擦时小得多,大约 f = 0.01 0.08; ➢有金属的直接接触,仍有磨损存在。
属表面上
➢反应膜: 润滑剂中含有以原子形式存在的硫、氯、磷 时,与金属表面进行化学反应而生成的薄膜。与金属表 面接合牢固,强度高,熔点高,稳定,可在苛刻条件下 保护金属表面不发生粘着。
第三十二页,编辑于星期日:十五点 五分。
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3.3 液体摩擦(液体润滑)
➢润滑膜完全将两接触表面分开 ➢摩擦只发生在液体内部的分子之间,摩擦系数很小,大
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第三节 摩擦
在外力作用下,相互接触的两个物体作相对运动或有相 对运动的趋势时,其接触表面上就会产生抵抗滑动的阻 力,这一现象叫做摩擦,这时所产生的阻力叫做摩擦力

摩擦可分为两大类: 内摩擦:发生在物质内部,阻碍分子间相对运动;外摩 擦:在接触表面上产生,阻碍其相对运动
上帝创造了魔鬼 魔鬼创造了表面
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抛光+涂层变速箱齿轮
第六页,编辑于星期日:十五点 五分。
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抛光+涂层变速箱齿轮
第七页,编辑于星期日:十五点 五分。
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抛光+涂层变速箱齿轮
第八页,编辑于星期日:十五点 五分。
9
抛光+涂层变速箱齿轮
第九页,编辑于星期日:十五点 五分。
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抛光+涂层滚子

机械设计第二章(摩擦磨损润滑)知识点详细总结

机械设计第二章(摩擦磨损润滑)知识点详细总结

第2章摩擦磨损润滑1.摩擦摩擦磨损、润滑和密封失效是现代机械系统的主要失效原因。

➢干摩擦:两摩擦表面间直接接触不加入任何润滑剂的摩擦称为干摩擦。

➢边界摩擦:两表面加入润滑油后,在金属表面会形成一层边界膜(约为0.02μm)。

油膜较薄时,在载荷的作用下,边界膜互相接触,横向剪切力比较弱,这种摩擦状态称为边界摩擦。

➢液体摩擦:两摩擦表面间被一层具有一定压力、一定厚度、连续的流体润滑剂完全隔开,摩擦性质取决于液体内部分子间粘性阻力的摩擦,称为液体摩擦。

➢混合摩擦:摩擦副处于干摩擦、边界摩擦和液体摩擦的混合状态,称为混合摩擦。

磨损曲线度。

此外,润滑剂还能防锈、减振、密封、清除污物和传递动力等。

润滑剂:润滑油、润滑脂(1)润滑油的主要性能指标➢粘度:液体在外力作用下流动时,分子间的内聚力阻止分子间的相对运动而产生的一种内摩擦力,称为液体的粘性。

分为动力粘度、运动粘度和相对粘度。

➢油性:反映在摩擦表面的吸附性能(边界润滑和粗糙表面尤其重要);➢闪点:润滑油蒸汽遇到火焰即能发出闪光的最低温度,是衡量润滑油易燃性的指标;➢凝点:冷却,由液体转变为不能流动的临界温度(低温启动性能);➢极压性:反映在金属表面生成化学反应膜的性能。

(2)润滑脂的主要性能指标➢针入度:在25℃恒温下,使重量为1.5N的标准锥体在5s内沉入润滑脂的深度(以0.1mm计)。

它标志着润滑脂内阻力的大小和流动性的强弱。

➢滴点:指润滑脂受热熔化后从标准测量杯的孔口滴下第一滴时的温度。

它标志着润滑脂耐高温的能力。

4.液体摩擦润滑根据两摩擦表面间形成压力油膜原理的不同,可将液体摩擦润滑分为液体动力润滑、弹性流体动力润滑和液体静压润滑。

5.摩擦学研究现状及发展趋势液体润滑理论;表面处理技术;纳米摩擦学;生物摩擦学;。

机械设计课件:摩擦、磨损及润滑概述

机械设计课件:摩擦、磨损及润滑概述

4.3潤滑劑、添加劑和潤滑方法
4.3.1潤滑劑
潤滑劑不僅可以改善摩擦狀體、減小摩擦、減輕磨損, 保護零件不遭受銹蝕,而且在採用迴圈潤滑時,還能起到 散熱作用。此外,潤滑油膜還具有緩衝、吸振的能力。使 用潤滑脂,既可以防止內部潤滑劑外泄,又可阻止外部雜 質侵入,避免加劇零件磨損,起到密封作用。
潤滑劑可分為液體潤滑劑、半固體潤滑劑、固體潤滑 劑以及氣體潤滑劑四種基本類型。其中以液體潤滑劑應用 最為廣泛。
液體摩擦是指兩摩擦表面完全被液體層隔開、表面凸峰 不直接接觸的摩擦,如圖4.1(c)所示。此種潤滑狀態亦稱 液體潤滑,摩擦是在液體內部的分子之間進行,故摩擦係數 極小(油潤滑時約為0.001~0.008),此時不會產生磨損, 是理想的摩擦狀態 。
4.2.1磨損過程分析
4.2磨損
摩擦導致零件表面材料的逐漸喪失或轉移,即形成磨 損。磨損改變零件的尺寸和形狀,降低零件工作的可靠性, 影響機器效率,甚至導致機器提前報廢。因此,機械設計時 應考慮如何避免或減緩磨損,以保證機器達到預期壽命。磨 損量可用體積、重量或厚度來衡量。通常把單位時間內材料 的磨損量稱為磨損率,用表示。磨損率是研究磨損的重要參 數。耐磨性是指磨損過程中材料抵抗脫落的能力,通常用磨 損率的倒數表示。另外,也應當指出,磨損也不都是有害的, 工程上有不少利用磨損作用的場合,如精加工中的磨削及拋 光,機器的“磨合”過程等都是磨損有利的一面。
4.1.2邊界摩擦
兩摩擦表面各附有一層極薄的邊界膜,兩表面仍是凸 峰接觸的摩擦狀態稱為邊界摩擦,如圖4.1(b)所示。與幹 摩擦相比,摩擦狀態有很大改善,其摩擦和磨損程度取決於 邊界膜的性質、材料表面機械性能和表面形貌。
當兩摩擦表面存在潤滑油時,由於潤滑油中的脂肪酸 是一種極性化合物,它的極性分子能牢固地吸附在金屬表 面上。單分子膜吸附在金屬表面上如圖4.4(a)所示,圖中 o為極性原子團。這些單分子膜整齊的呈橫向排列,很像一 把刷子。邊界摩擦類似兩把刷子間的摩擦,其模型如圖4.4 (b)所示。吸附在金屬表面的多層分子膜的模型如圖4.4 (c)所示。分子層距離金屬表面越遠,吸附能力越弱,抗 剪切強度越低,到若干層以後,就不再受約束。因此,摩 擦因數將隨著層數的增加而下降,三層時要比一層降低約 一半。比較牢固地吸附在金屬表面上的分子膜,稱為邊界 膜。邊界膜極薄,一個分子的長度約為2nm(1nm=109m)。如果邊界膜有10層,其厚度也僅0.02μm。
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