摩擦磨损及润滑概述
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。
《机械设计》第三节-摩擦-磨损-润滑
t
度不会继续改变，所占时
间比率较小
O
时间t
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 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
二、磨损的类型
弹性变形
流体摩擦（润滑）
塑性变形
边界膜
边界摩擦（润滑）—最低要求
边界膜 液体
液
混合摩擦（润滑）
边界膜
液体
一、干摩擦
摩擦理论： 库仑公式 Ff f () Fn
新理论：分子—机械理论、能量理论、粘着理论
简单粘着理论：
Ff
Ar B
Fn
sy
B
a
n
Ar Ari i 1
f () Ff B Fn sy
（3）条件粘度（相对粘度）—恩氏粘度
3、影响润滑油粘度的主要因素
（1）温度 润滑油的粘度随着温度的升高而降低
粘度指数VI ，35，85，110
（2）压力
p 0 ep
P>10MP时，随P↑→ηP↑
4、配油计算
K v vB vA vB
配油比
1、根据摩擦面间存在润滑剂的状况，滑动摩擦分
为哪几种？ 2、获得流体动力润滑的基本条件是什么？
3、典型的磨损分哪三个阶段？磨损按机理分哪几 种类型？
4、什么是流体的粘性定律？
5、粘度的常用单位有哪些？影响粘度的主要因素是 什么？如何影响？
6、评价润滑脂和润滑油性能的指标各有哪几个？
润滑油压分布
v1
v2
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
摩擦、磨损与润滑概述
磨损是运动副之间的摩擦而导致零件表面材料的逐渐丧失或迁移。磨损会影响机器的效率，降低工作的可靠性，甚至促使机器提前报废。
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。
一个零件的磨损过程大致可分为三个阶段，即： 磨合阶段 新的零件在开始使用时一般处于这一阶段，磨损率较高。 稳定磨损阶段 属于零件正常工作阶段，磨损率稳定且较低。 剧烈磨损阶段 属于零件即将报废的阶段，磨损率急剧升高。
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。
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，成为系统综合研究的领域。
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，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，如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。
微动磨损 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。
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。
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。
三、流体静力润滑
（详细说明）
采用流体静力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。
摩擦、磨损、润滑概述
Et
粘温特性
• 定义：粘度随温度变化的特性
图1-5 几种国产油液粘温图
润滑油粘度对温度的变化十分敏感，温度升高，粘度快速 下降。
2.油性
• 是指润滑油中极性分子湿润或吸附于摩擦表面形成边 界油膜的性能。 • 吸附能力越强，油性越好
3.闪点和燃点
• 闪点又叫闪燃点，是指可燃性液体表面上的蒸汽和空气的混 合物与火接触而初次发生闪光时的温度。 • 燃点又叫着火点，是指可燃性液体表面上的蒸汽和空气的混 合物与火接触而发生火焰能继续燃烧不少于5s时的温度。
2)运动粘度ν • 定义：动力粘度μ与密度ρ之比
• 由于ν的单位中只有运动学要素，故称为 法定计量单位为m2/s,以前沿用St（斯）和cSt 运动粘度。 1 m2/s＝104St＝ 106 cSt （厘斯） • 液压油的粘度等级就是以其40º C时运动 粘度的某一平均值来表示，如L-HM32液 压油的粘度等级为32，则40º C时其运动 粘度的平均值为32mm2/s
２)边界摩擦：表面间被极薄的润 滑膜所隔开，且摩擦性质与润滑剂 的粘度无关而取决于两表面的特性 和润滑油油性的摩擦，摩擦系数约 在0.01～0.1
３)流体摩擦：表面间的润滑膜把摩 擦副完全隔开，摩擦力的大小取决 于流体分子内部摩擦力的摩擦， 摩擦系数可达0.001～0.008
４、混合摩擦：摩擦副处于干摩擦、 边界摩擦和流体摩擦混合状态时的摩 擦
4.倾点
• 倾点是指油品在规定的试验条件下，被冷却的式样能够流动 的最低温度。
四
润滑脂的主要性能指标分类：
• 1.锥入度：
锥入度指在25℃下，将一定质量的锥体从锥入度计上释 放，锥体在5秒内下落后刺入待测样品的深度。锥入度 的最小单位为0.1mm。
机械零件的摩擦、磨损和润滑
磨损的原因和影响因素
1 表面间相对运动
表面间相对运动会导致 磨损，特别是在高压和 高温环境下。
2 材料硬度差异
硬度差异大的材料更容 易磨损，以及表面光滑 度和润滑情况。
3 外部环境条件
外部环境条件，如温度、 湿度和污染物等，也会 影响磨损。
磨损和材料选择
合理选择磨损较小的耐磨材料 可以减少零件磨损和更好地保 护机械零件。
常见的机械零件摩擦、磨损和润滑问题
1
齿轮磨损
齿轮因长时间高速运动摩擦会导致磨
轴承润滑
2
损，需要定期润滑和维护。
轴承需要良好的润滑来减少摩擦和磨
损，保持稳定的工作状态。
3
链条润滑
链条需要适量的润滑剂以减少链环之 间的摩擦和磨损。
机械零件的摩擦、磨损和润滑
在机械工程中，摩擦、磨损和润滑是至关重要的概念。了解它们的定义、原 因和方法可以帮助我们更好地设计和维护零件。
摩擦的定义和类型
摩擦定义
摩擦是指两个物体之间因接触而产生的阻碍相对运动的力。
静摩擦和动摩擦
静摩擦是物体相对静止时的摩擦力，动摩擦是物体相对运动时的摩擦力。
滚动摩擦和滑动摩擦
是机械零件不可避免的现象，要注意减少磨 损并延长零件使用寿命。
是最常用的减少摩擦和磨损的方法，选择适 当的润滑剂和方式很关键。
有效减少摩擦、磨损和提高润滑的技巧 和方法
正确润滑
选择适合的润滑剂和方法， 根据工作条件和需求进行定 期润滑。
பைடு நூலகம்
合理设计
在设计阶段考虑摩擦和磨损 因素，合理选择材料和结构。
机械设计中的摩擦磨损和润滑
机械设计中的摩擦磨损和润滑摩擦磨损和润滑是机械设计中的重要方面，这两个因素对机械设备的性能和寿命有着重要影响。
本文将探讨摩擦磨损和润滑在机械设计中的作用和常见应用。
一、摩擦磨损的概念和分类摩擦磨损是指两个物体之间相对运动时由于接触表面之间的摩擦而引起的材料的消耗和表面损伤现象。
摩擦磨损可以分为磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损三种类型。
1. 磨损：磨损是两个物体之间的相对运动导致因摩擦产生的材料表面的剥落，导致机械件的尺寸变化和表面的形貌改变。
2. 疲劳磨损：疲劳磨损是指由于周期性或反复相对运动引起的机械件表面的微裂纹，最终导致疲劳断裂。
3. 腐蚀磨损：腐蚀磨损是在润滑条件不良的情况下，湿润介质中的化学腐蚀作用导致的磨损。
二、机械设计中的摩擦磨损控制方法为了减少机械设备的摩擦磨损，降低机械件的磨损速率，保证设备的正常工作和寿命，需要使用合适的摩擦磨损控制方法。
1. 表面处理：通过表面处理，如材料表面的加工硬化、表面喷涂、镀层和涂层等，可以增加机械件的硬度和降低磨损。
2. 润滑：润滑是减少摩擦磨损的有效方法，通过在接触面上形成润滑膜，可以降低摩擦系数和磨损率。
常见的润滑方式有干润滑、液体润滑和混合润滑等。
3. 选用合适材料：在设计中选择抗磨材料，如高硬度材料、耐磨合金材料等，可以有效减少磨损。
三、润滑在机械设计中的应用润滑在机械设计中起着至关重要的作用，它可以降低机械设备的能量损耗和磨损，提高机械传动效率和使用寿命。
1. 润滑油：润滑油是机械润滑的一种常用方式，润滑油能够在机械件接触面形成润滑膜，降低表面之间的摩擦和磨损。
根据使用条件和要求的不同，可选用润滑油、润滑脂和固体润滑剂等。
2. 润滑系统：润滑系统是机械设计中常见的应用之一，它可以在机械运行过程中持续提供润滑油或润滑脂，并保持一定的油膜厚度，减少磨损，并实时监测润滑状态。
3. 润滑剂选择：在机械设计中，润滑剂的选择十分关键。
根据使用条件和要求，需考虑润滑剂的温度范围、粘度、氧化安定性等特性，以确保润滑剂的良好性能。
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
第04章 摩擦
流体润滑1
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）
流体润滑原理简介
二、弹性流体动力润滑
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干摩擦特点：摩擦系数一般在f干=0.1数量级，阻力大、 磨损重、发热高、易胶合、寿命短。
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2、边界摩擦： 两金属表面间由于润滑油与金属表面的吸附作用， 在金属表面形成极薄的油膜（边界膜）将金属表面隔 开，但高峰部分仍将相互搓削，此时的摩擦称为边界 摩擦。
返回目录
摩擦系数一般在 f边=10-2 数量级，边界膜厚度<1微米。
在规定的加热条件下，润滑脂从标准测量杯的孔口 滴下第一滴时的温度叫润滑脂的滴点。
滴点决了润滑油的工作温度。返 Nhomakorabea目录前一页
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退 出
3、固体润滑剂
如石墨、二硫化钼、氮化硼、石蜡、聚四氟乙烯、 酚醛树脂等。石墨和二硫化相应用最广。 固体润滑剂一般用于不宜使用润滑油和润滑脂的 特殊条件下。此外，它还可以作为润滑油或润滑脂的 添加剂使用，以及与金属或塑料等混合制成自润滑复 合材料使用。 三、添加剂 有时为了改善某些性能还加入一些添加剂，添 加剂可以改变润滑剂的各种性能，起到提高承载能 力、降低摩擦和减少磨损的目的。目前世界各国都 普遍使用加有添加剂的润滑油。
阻力大小。 单位：国际单位： Pa.s（帕.秒） 绝对单位：称为1P（泊）P=0.1Pa.s=100cP(厘泊)
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退 出
② 运动粘度
摩擦磨损与润滑
摩擦、磨损与润滑摩擦―、概述相互接触的物体、在接触面间产生的租止物体相对运动的现象称为摩擦。
由于摩擦而产生的阻力，称为摩擦力。
我们可以观察在机械运动中产生的摩擦，同时存在摩擦力、摩擦热和磨损三个现象。
其中：摩擦力属于运动副的一种力学特征；摩擦热是能量转换的一种形式。
磨损是摩擦表面物质转移的一种形式。
在机械运动中，发生相对运动的零件或部件统称为运动副，如轴与轴承、齿轮啮合、平面导轨、蜗杆与蜞轮、链条与链轮、带传动等。
这些运动剃在相对运动的同时都会发生摩擦，因此我们也称这些运动副为摩擦副。
摩擦是自然界普遍存在的现象，对人们的生活和生产都有着重要的作用。
如人们利用摩擦振动使提琴、胡琴发音。
有了摩擦人们才能走路，汽车、火车才能行驶，等等。
某些机械利用摩擦力来传递动力和运动，如摩擦压力机、摩擦离合器、带传动等。
但是，摩擦力也有它有害的方面，它对某些机械运动副起不良作用，主要有以下几点。
(1)消耗大量的功，机械运动中克服摩擦面间的摩擦力所作的功称为无用功，它大约占总消耗功的三分之一，从而降低了机械效率。
(2)造成磨损由于摩擦表面的直接接触，零件表面产生严重磨损。
降低机械的运动精度，间隙变大，出现振动和噪声，不仅影响机械的正常运转，同时还缩短了机械的寿命。
据统计，大约有80%的损坏零件是由于磨损造成的。
⑶产生热量，机槭设备运行中用来克服摩擦力损失的那部分能量转换成热能的形式散发出来。
其中一部分散发到空气中，另一部分来不及散发就使机械零件温度升高，降低机械强度，甚至产生热变形、热疲劳、热磨损，导致破坏机件精度，影响机械正常运转。
特别是在要求运动灵敏度高的部位，如数控机床的导轨，丝杠螺母、測量仪器等，热变形更会影响机械的工作精度和寿命。
摩擦会导致磨损，最终将破坏机槭的正常运转，这是一个客观规律。
滚动摩擦两接触物体沿接触表面滚动时的摩擦称为滚动摩擦。
滚动摩擦时，其接触处常常表现为点与点（如球形滚动轴承）或线与线（如圆柱滚子轴承）的摩擦。
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》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
摩擦、磨损、润滑基础知识
塑性区
粘着转移，有 粘着转移， 可能形成磨屑
2、磨料磨损 、
磨料磨损是当摩擦副一方表面存在坚硬的细微凸起， 磨料磨损是当摩擦副一方表面存在坚硬的细微凸起， 或者在接触面之间存在硬质粒子时所产生的磨损。 或者在接触面之间存在硬质粒子时所产生的磨损。 F
切削掉的体积
颚式破碎机机构简图——典型的磨粒磨损 典型的磨粒磨损 颚式破碎机机构简图
• 当动压润滑条件不具坏时， 流体摩擦、边界摩擦和干摩擦同时存在的现象， 流体摩擦、边界摩擦和干摩擦同时存在的现象，这种摩 擦状态称为混合摩擦。 擦状态称为混合摩擦。
1、粘着磨损 、 粘着磨损也称咬合磨损， 粘着磨损也称咬合磨损，是指在滑动摩擦 条件下，当摩擦副相对滑动较小时发生的。 条件下，当摩擦副相对滑动较小时发生的。它 是因为缺乏润滑油，摩擦表面无氧化膜， 是因为缺乏润滑油，摩擦表面无氧化膜，且单 位法向载荷很大， 位法向载荷很大，以至接触应力超过实际接触 点处屈服强度而产生的一种磨损。 点处屈服强度而产生的一种磨损。
第四节 密封
一、密封的分类 二、常见密封
摩擦的分类
滑动摩擦
滚动摩擦
静摩擦
一、干摩擦
• 不加润滑剂时，相对运动的零件表面直接接触，这样 不加润滑剂时，相对运动的零件表面直接接触， 如真空中)。 产生的摩擦称为干摩擦 (如真空中 。 如真空中 古典摩擦理论的摩擦力计算公式： 古典摩擦理论的摩擦力计算公式：
F f = fFn
• 现在观点认为： 现在观点认为： 摩擦力的组成可表示为： 摩擦力的组成可表示为：
Ff = F分子 + F机械
二、边界摩擦
两表面加入润滑油后， 两表面加入润滑油后，在金属 表面会形成一层边界膜， 表面会形成一层边界膜，它可能是物 理吸附膜，也可能是化学反应膜。 理吸附膜，也可能是化学反应膜。不 满足流体动压形成条件， 满足流体动压形成条件，或虽有动压 但压力较低，油膜较薄时， 力，但压力较低，油膜较薄时，在载 荷的作用下，边界膜互相接触， 荷的作用下，边界膜互相接触，横向 剪切力比较弱， 剪切力比较弱，这种摩擦状态称为边 界摩擦。 界摩擦。
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第二章摩擦、磨损及润滑概述一、教学目标(一）能力目标1.会分析摩擦副类型，会选择润滑方式及润滑剂类型2.会选择密封方式(二)知识目标1.掌握摩擦副分类及基本性质、磨损过程及润滑的类型及润滑剂类型2.掌握密封方式的选择二、教学内容1.摩擦与磨损2.润滑3.密封方法及装置三、教学的重点与难点(一）重点1.润滑方式及润滑剂类型的选择。
2.密封方法的确定。
(二)难点密封方法的确定。
四、教学方法与手段应用工程实例讲解，总结归纳式教学。
2.1 摩擦与磨损随着现代科学技术的发展，对摩擦、磨损的研究已经形成一门新的学科领域——摩擦学。
为了节约能源、提高效率及延长机械零件的寿命，润滑是必不可少的。
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。
润滑：减少摩擦、降低磨损的一种有效手段。
2.1.1 摩擦及其分类按运动状态，摩擦分静摩擦和动摩擦。
根据摩擦面间存在润滑剂的状况，摩擦分干摩擦、边界摩擦、液体摩擦、混合摩擦。
(如图所示)。
1、干摩擦两摩擦表面直接接触，不加入任何润滑剂的摩擦。
干摩擦状态产生较大的摩擦功耗及严重的磨损，因此应严禁出现这种摩擦。
2、液体摩擦摩擦表面间的润滑膜厚度大到足以将两个表面的轮廓完全隔开时，即形成了全液体摩擦，是理想摩擦状态。
3、边界摩擦两摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开，使其处于干摩擦和液体摩擦之间的状态。
边界膜起润滑作用。
4、混合摩擦处于干摩擦、液体摩擦与边界摩擦的混合状态。
2.1.2 磨损及其过程↓，工作精度↓，可靠性↓。
磨损是摩擦的直接结果，使材料损耗典型的磨损过程：1、磨合磨损过程：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。
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，磨损较缓习——该段时间长短反映零件的寿命。
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↑→使磨损速度急剧上升→直至零件失效注意：实际机械零件在使用过程中，这三个过程无明显界限。
若不经跑合，压力过大，v过高或润滑不良等，则经跑合直接进入剧烈磨损阶段。
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，一般工况下把磨损分为磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损等。
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。
这种磨损是最常见的一种磨损形式，应设法减轻这种磨损。
为减轻磨粒磨损，除注童满足润滑条件外，还应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、粘着磨损当摩擦副受到较大正压力作用时，由于表面不平，其顶峰接触点受到高压力作用而产生弹、塑性变形，附在摩擦表面的吸附膜破裂、温升后使金屑的顶峰塑性面牢固地粘着并熔焊在一起，形成冷焊结点。
在两摩擦表面相对滑动时，材料便从一个表面转移到另一个表面，成为表面凸起，促使摩擦表面进一步磨损。
这种由于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。
如气缸套与活塞环、曲轴与轴瓦、轮齿啮合表面等，皆可能出现不同粘着程度的磨损。
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(如选择异种金属)，采用表面处理(如表面热处理、喷镀、化学处理等)，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。
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。
随着裂纹的扩展与相互连接．表层金属脱落，形成许多月牙形的浅坑．这种现象称为疲劳磨损，也称点蚀。
合理地选择材料及材料的硬度(硬度高则抗疲劳磨损能力强)，选择粘度高的润滑油，加入极压添加剂及减小摩擦面的粗糙度值等，可以提高抗疲劳磨损的能力。
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。
腐蚀磨损可分为氧化磨损、特殊介质腐蚀磨损、气蚀磨损等。
腐蚀也可以在没有摩擦的条件下形成，这种情况常发生于钢铁类零件，如化工管道、泵类零件、柴油机缸套等。
应该指出的是，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。
2.2 润滑在摩擦副间加入润滑剂，以降低摩擦、减轻磨损，这种措施称为润滑。
润滑的主要作用是：（1）减小摩擦系数，提高机械效率；（1）减轻磨损，延长机械的使用寿命。
同时润滑还可起到冷却、防尘以及吸振等作用。
2.2.1 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。
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。
润滑油最重要的一项物理性能指标为粘度，它是选择润滑油的主要依据。
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。
粘度可用动力粘度、运动粘度、条件粘度(恩氏粘度)等表示。
（1）动力粘度η长、宽、高各为1m 的液体，如果使上、下平面发生1m/s 的相对滑动速度，所需施加的力F 为1N 时，该液体的粘度为1N ·s/m2或1Pa ·s （帕·s ）（国际单位制）1dyn ·s/cm2—1P （泊），P 1001称为CP （厘泊）1Pa ·s=10P=1000CP（2）运动粘度v ：动力粘度η与同温度下该液体的密度ρ的比值。
)/(/)(3m kg s Pa v ρη⋅= (m2/s)物理单位：cm2/s ，—1St （斯），cStSt →1001（厘斯）换算关系：1m2/s=104St=106Cst ，1cSt=1mm2/s润滑油的牌号即是以运动粘度以厘斯为单位的平均值为其牌号（3）条件粘度（相对粘度）：恩氏粘度°Et我国采用恩氏粘度作为相对粘度单位，即把200cm3试油在规定温度下（一般为20℃，50℃，100℃），流过恩氏粘度计的小孔所需的时间（S ）与同体积蒸馏水在20℃时流过同一小孔所需时间（S ）的比值，以符号°Et 表示。
其中下标t 表示测定时的温度。
运动粘度与条件粘度的换算关系为：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧︒=≤︒-︒=≤︒≤︒-︒=≤︒≤t t t t t t t t t t t t t cS E v cS E E v E cS E E v E 41.72.160.46.72.162.364.80.82.335.1时时时常用润滑油性能和应用见表2－1。
2、润滑脂润滑脂是在润滑油中加人稠化剂(如钙，钠。
锂等金属皂基)而形成的脂状润滑剂，又称黄油或干油。
按皂基不同分为钙基润滑脂、钠基润滑脂、锂基润滑脂，此外，还有复合基润滑脂及特种润滑脂。
润滑脂的主要性能指标：（1）针入度——表示润滑脂稀周度的指标，是润滑脂的一项主要指标，润滑脂牌号即为其针入度的等级，牌号越小，针入度等级越高。
（2）滴点——反映润滑脂的耐高温性能，润滑脂的工作温度应低于滴点20~30℃。
（3）安全性——反映润滑脂在贮存和使用过程中维持润滑性能的能力，包括抗水性，抗氧化性和机械安定性。
常用润滑脂的牌号、性能及应用见表2-2。
3、固体润滑剂用固体粉末代替润滑油膜，称为固体润滑剂。
常用的固体润滑剂有石墨、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。
一般用于不适合用油脂润滑的情况4、气体润滑剂包括空气、氢气、氦气、水蒸汽及液体金属蒸汽。
5、润滑剂的选择润滑剂的选择原则：在低速、重载、高温和间隙大的情况下，应选用粘度较大的润滑油；高速、轻载、低温和间隙小的情况下应选用粘度较小的润滑油。
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。
2.2.2 润滑方法和润滑装置机器的润滑方法有分散润滑和集中润滑。
1、油润滑装置包括手工给油润滑装置、滴油润滑装置、油浴润滑装置、飞溅润滑装置、油绳、油垫润滑装置、油环、油链润滑装置、喷油润滑装置、油雾润滑装置。
2、脂润滑装置包括手工润滑装置、滴下润滑装置、集中润滑装置。
3、固体润滑装置4、气体润滑装置2.3密封方法及装置在机器设备中，为了阻止润滑剂泄漏及防止灰尘、水分进入润滑部位，必须采用相应密封装置，以保证持续、清洁的润滑，使机器正常工作，并减少对环境的污染，提高机器的工作效率，降低生产成本。
2.3.1 密封装置的分类根据密封处的零件之间是否有相对运动，密封可以分为静密封和动密封，动密封又可以分为接触式密封和非接触式密封。
2.3.2 常用密封装置1、回转运动密封装置（1）密封圈密封装置包括O形密封圈、J形、U形密封圈、毡圈密封圈。
（2）端面密封装置（3）曲路密封装置（4）隙缝密封装置2、移动运动密封装置（1）O形密封圈（2）V形密封圈（3）Y形和U形密封圈（4）L形密封圈3、静密封装置2.3.3 密封装置的选择小结：1. 摩擦与磨损2. 润滑3. 密封方法及装置作业与思考：1、按摩擦副表面间的润滑状态，摩擦可分为那几类？各有何特点？2、典型的磨损分哪三个阶段？磨损按机理分哪几种类型？3、润滑油和润滑脂的主要性能指标有哪些？4、如何选择适当的润滑剂？5、粘度的常用单位有哪些？影响粘度的主要因素是什么？如何影响？6、接触式密封中常用的密封件有哪些?。