摩擦、磨损与润滑概述
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。
第2章摩擦、磨损及润滑概述2知识分享
（4）飞溅润滑装置
• 当回转件的圆周速度较大 （5m/s<v<12m/s）时，润 滑油飞溅雾化成小滴飞起 ，直接散落到需要润滑的 零件上，或先溅到集油器 中，然后经油沟流入润滑 部位，这种润滑方式称为 飞溅润滑。
• 齿轮减速器中的轴承常采 用这种润滑方法
粘度与温度和压力的关系
1. 粘度与温度的关系
• 粘度随温度的升高而降低 • 粘度随温度变化小，粘-温性
能好。
2. 粘度与压力的关系
• 只有在压力超过20MPa时，粘 度才随压力的增大而增大， 高压时更明显。
2.2.1.2 润滑脂的分类和主要质量 指标
• 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。
2.2.2 润滑方法和润滑装置
• 机械设备的润滑，主要集中在传动件和支承 件上，各零部件的润滑将在相关章节中学习 ，这里仅介绍常见的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两大 类。
• 分散润滑是各个润滑点各自单独润滑，这种 润滑可以是间断的或连续的，压力润滑或无 压力润滑
• 集中润滑是一台机器的许多润滑点由一个润 滑系统同时润滑
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：
当 1 .3 5 E t≤ 3 .2 时 V t ， 8 .0 E t 8 .E 6 t 4cSt 当 E t 3 .2 时， V t 7 .6 E t 4 E .0 t cSt 当 ° E t> 1 .2 时 6 ， V t= 7 .1 ° E t4 cSt
《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
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、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。
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。
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。
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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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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
机械设计基础课件第章摩擦磨损及润滑概述
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
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。
摩擦与润滑
常见
二、磨 损 1、 磨损的三个阶段 、
量
磨损率ε：ε=△q ／ △t △q ——磨损量 磨合磨损 稳定磨损 （有益） 有益） 2、 磨损的类型 、 （工作） 工作）
剧烈磨损 （失效） 失效）
1.粘着磨损 压力作用—局部温升高 粘着（焊接） 粘着磨损 压力作用 局部温升高—粘着（焊接） 局部温升高 粘着 摩擦力—撕脱 剪切—材料转移 撕脱、 摩擦力 撕脱、剪切 材料转移 2.磨料磨损 磨料磨损 表面材料脱落，油不净， 表面材料脱落，油不净，硬质颗粒形 成磨料 3.疲劳磨损 疲劳磨损 交变应力—裂纹扩展 表面剥落— 交变应力 裂纹扩展—表面剥落 裂纹扩展 表面剥落 麻点、 疲劳点蚀） 麻点、凹坑 （疲劳点蚀） 金属与介质到化学反应形成 气体、 气体、流体的冲蚀
边界膜隔 2.边界摩擦 两摩擦面由吸附着的很簿的边界膜隔 开的 边界摩擦 两摩擦面由吸附着的很簿的边界膜 ｆ＝0.01～0.1 摩擦
边界膜： 物理吸附膜、化学吸附膜 化学反应膜
3.液体摩擦 两摩擦完全被液体油膜隔开的摩擦 液体摩擦－ 液体摩擦
ｆ＝0.001～0.008
油膜：静压油膜和动压 油膜 边界、 4.混合摩擦 干、边界、液体摩擦并存 混合摩擦－ 混合摩擦 完全） 非（完全）液体摩擦 磨 损
4.腐蚀磨损 腐蚀磨损 5.冲蚀磨损 冲蚀磨损
§2-2
润滑
润滑剂┌润滑油 液体 润滑剂 润滑油→液体 润滑油 │润滑脂 润滑油＋稠化剂（硬脂酸＋氢氧化物） 润滑脂→润滑油 润滑脂 润滑油＋稠化剂（硬脂酸＋氢氧化物） └固体润滑剂 石墨、Ｍ 2、聚四氟乙稀 固体润滑剂→石墨、ＭoS 固体润滑剂 石墨、Ｍ 一. 润滑油 1.主要性能指标 性能指标:粘度（运动粘度ｃＳｔ）→液体 性能指标 抵抗变形的能力，它标志着液体的内摩擦阻力 的大小。温度↑→粘度↓→润滑效果↓。 2.特点 特点:润滑效果好，具冷却、清洗作用，供油、 特点 密封麻烦。 ┌间歇润滑:油孔、油杯 润滑方法: 3.润滑方法 润滑方法 └连续润滑:油杯、油环、飞溅、压力
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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摩擦、磨损与润滑概述
摩擦、磨损和润滑是一个古老的课题，摩擦学的一般定义是：“关于相对运动中相互作用表面的科学、技术及有关的实践”。
通常也理解为包括摩擦、磨损和润滑在内的一门跨学科的科学。
在机器系统中，机器构件的运动是最基本和最重要的功能。
机器构件之间的相对运动和接触作用(约束)是通过运动副来实现的，同时也在运动副中两表面之间产生摩擦、磨损和润滑等物理现象，称作摩擦副。
运动副主要分为低副(理论上为面接触，如滑动轴承、导轨、制动器、密封等)和高副(理论上是线、点接触，如齿轮、凸轮等)。
机器中任何一个摩擦副故障(称为摩擦学失效)，都将使机器全部或相关部分产生超出设计允许的运动甚至造成功能的失效。
而这种故障在概率上又远远超过由构件整体失效导致的功能丧失。
同时，避免摩擦学失效，是一件非常复杂及艰难的问题。
因此，摩擦副的设计就是摩擦学研究的基本问题和极其重大的课题，也是机器设计的关键技术之一。
机器除了要消耗很大一部分的能量来克服摩擦阻力外，由于机器中的摩擦副往往会较早地损坏，相应的零部件(易损件)就需要定期更换。
许多机器每年制造用以更换易损件的钢材量与制造整机的相当。
再加上制造、运输、存储、维修维护的费用和维修时的停机损失，构成了机器运行成本中的一个很大的份额。
具统计，汽车的维护费用与
油料费用相当；机器的失效报废，有80%以上是由磨损造成的。
常见的摩擦学失效如下：
1.轴承因磨损而间隙变得过大，轴颈就偏离设计规定的位置，机
器将失去预定的运动精度；当轴上作用有不稳定的载荷时，间
隙过大直接导致轴颈与轴承表面的撞击和机器的振动；轴及轴
上零件的变位，会导致许多不同类型的非法运动；摩擦形成的
热膨胀使间隙变小或润滑不良，轴颈就可能与轴承咬死而完全
不能旋转。
2.齿轮齿面或凸轮表面因磨损几何形状发生变化，结果将破坏齿
轮传动的平稳性和设计所规定的从动件的运动规律，磨损还造
成齿轮轮齿强度的降低和断齿。
3.运动副（如机床导轨等）的“爬行”是一个古典的非线性振动
问题，其起因是静摩擦系数大于动摩擦系数而产生的特殊现象。
解决的办法是通过改变润滑状态或表面材质匹配来改变这个问
题。
4.流体动力径向轴承在一定条件下会产生自激振动，或称油膜振
荡。
由此引起的毁机等重大事故的发生已屡见不鲜。
5.在制动器、离合器、带传动或其他摩擦传动以及螺纹或其他借
助摩擦力锁紧的联接中，又时常因为摩擦表面之间的摩擦力不
足或不稳定而失效，甚至出现严重事故，例如因制动失灵造成
的车辆、提升设备的重大事故。
6.利用接触（如内燃机的活塞环）或不接触（迷宫式）密封的表
面副阻止流体泄漏时，发生碰撞、磨损使间隙增大和流体外流
失控，造成机器故障甚至严重后果。
除此之外，工作物料对工作部件产生的磨损，也是摩擦学研究去解决的重要课题。
例如：搅拌机叶片、水轮机叶片、球磨机磨球、破碎机工作件等。
润滑的类型主要有液体润滑、混合润滑、边界润滑以及无润滑。
主要目的是在机械设备摩擦副相对运动的表面间加入润滑剂以降低摩擦阻力和能源消耗,减少表面磨损,延长使用寿命,保证设备正常运转。
润滑的作用如下：
1.降低摩擦。
2.减少磨损。
3.冷却，防止胶合。
4.防止腐蚀。
此外,润滑剂在某些场合可以起阻尼、减振或缓冲作用。
润滑剂的流动，可将摩擦表面上污染物、磨屑等冲洗带走，起清洁作用。
有些场合，润滑剂还可起到密封作用，减少冷凝水、灰尘及其他杂质的侵入。
润滑是降低摩擦和减少磨损的重要措施。
摩擦、磨损与润滑三者之间是密切相关联的。
摩擦学就是要从它们相关的角度系统研究问
题。
应该说明的是，随着人类的科技进步，人们会在更多的应用领域中面临更为复杂的摩擦学问题。
现代机器设备中的摩擦副有些是处于超高速、超高温、超低温、超真空等特殊工况条件下工作的。
例如，必须解决真空中的摩擦、磨损、润滑问题，才能保证人造卫星的发射和宇宙飞船的正常工作。
因此，有关机械摩擦、磨损和润滑性问题也会不断地更新和发展。
济南益华摩擦学测试技术有限公司。