(完整版)摩擦学原理(第4章磨损理论)

光谱分析（油样分析） 推断磨损部位 吸收光谱、发射光谱 可分析几十种元 素 只适用小磨 屑<2μm
其他间接方法 振动与噪声、温度、位移
1 磨损率
1）线磨损率Kl
KL
磨损高度 相对滑动距离
h s
dh ds
(4.1)
2）体磨损率Kv 3）重量线磨损率KG
KV
磨损体积 相对滑动距离
V s
dV ds
3VH NS
(4.8)
式中：N为法向载荷；H为材料的硬度。
4.1.2 磨损分类
将磨损分类的主要目的是为了将实际存在的各种各样的磨损现象归纳 为几个基本类型，从而更好地分析磨损规律。早期人们根据摩擦的作 用将磨损分为以下三大类：
1．机械类 由摩擦过程中表面的机械作用产生的磨损，包括磨粒磨损、表面塑性 变形、脆性剥落等，其中磨粒磨损是最普遍的机械磨损形式。
(4.2)
KG
磨损材料重量 相对滑动距离 接触表面积
G sAa
dG Aa ds
(4.3)
4）质量线磨损率Km
Km
磨损材料质量 相对滑动距离 接触表面积
m sAa
dm Aa ds
(4.4)
2．耐磨性
有时为了判断材料的耐磨性大小，也可以采用耐
磨性E来衡量。耐磨性为磨损率的倒数。
对线磨损率来说，线耐磨性表示为：
2．分子-机械类 由于分子力作用形成表面粘着结点，再经机械作用使粘着结点剪切所 产生的磨损，这类磨损的主要形式就是粘着磨损。
3．腐蚀-机械类 这类磨损是由介质的化学作用或电化学作用引起表面腐蚀，而摩擦中 的机械作用加速腐蚀过程，它包括氧化磨损和化学腐蚀磨损。
为了设计具有足够抗磨能力的机械零件和估算其磨损寿命，还必须 建立适合于工程应用的磨损计算方法。近年来通过对磨损状态和磨 屑分析以及对磨损过程的深入研究，提出了一些磨损理论，它们是 磨损计算的基础。磨损计算方法的建立必须考虑磨损现象的特征。 而这些特征与通常的强度破坏很不相同。
第四章 磨损机理
4.1 磨损概述 4.1.1 磨损的度量 1．磨损量与磨损率 衡量磨损的大小用磨损量来表示。磨损量一般用摩擦副表
磁塞法（magnetic plug）
在润滑系统上装有磁塞装置捕集发动机和齿轮传动单元的磨屑，监测其 “健康”状况。所得的磨屑尺寸从约100 μm到3－4 mm。 一般从润滑剂中捕集到的磨屑尺寸在1－100 μm。
铁谱分析
磨粒磨损或犁沟作用-----磨屑具有螺旋状 或卷曲状 棒状磨屑来自加工刀纹上掉下来丝状磨屑 灾难破坏 混入了较硬的磨粒、切屑异常磨损磨粒切割 磨粒磨损---表面有压坑、沟槽、条痕 疲劳磨损---块状、球状、磨屑、表面裂 纹、点坑、 剥层（层状、粗厚磨屑） 粘着磨损----划痕、回火色、锥刺、麻 点、鳞尾、鳞 状磨屑正常磨损的磨屑呈片状 腐蚀磨损------薄膜或微粒 反应生成物、 磨屑呈球状
E ds dh
对体积磨损率来说，体耐磨性可表示为： E ds dV
对重量磨损率来说，体耐磨性可表示为： E Aa ds dG
(4.5) (4.6) (4.7)
3. 磨损常数
在有些情况下，为了对比不同硬度材料的磨损量， 可采用磨损常数来判定磨损大小，磨损常数K的定 义：
K
磨损量 硬度 法向载荷 滑行距离
体积磨损测量
放射性同位素测Leabharlann 法在进行摩擦磨损试验前，试件需先经 过放射性同位素使之带有放射性，测 量磨粒的放射性计量或活化试件的放 射性强度下降量，即可定量的换算出 磨损量。 表面活化 小件 活塞环------照射 重量磨损 磨屑 大件嵌入活化小圆柱体-----测线磨损量 低能量放射性同位素 Co55 、Co56 、 Co57、 Fe59、Cr51
磨损测量方法
测量方法
用零件或试件被磨去的绝对重量、体积或沿垂直于运动方向上绝对 线性 尺寸的缩减量作为磨损量都不便于比较。 转换成磨损率，即每单位载荷乘以滑动距离的磨损质量、磨损体积 或线 性磨损尺寸，所用单位的种类及大小视试件的形状、尺寸、 磨损的类 型及所用测量方法而定 磨损量测量方法： 称重法 测量表面轮廓尺寸的变化、压痕法、切槽法 原子吸收光谱法 放射同位素法
第二篇 磨损理论
各种磨损形式有着不同的作用机理：
磨粒磨损主要是犁沟和微观切削作用； 粘着磨损过程与表面间分子作用力和摩擦热密切相关； 接触疲劳磨损是在循环应力作用下表面疲劳裂纹萌生和扩
展的结果； 而氧化和腐蚀磨损则由环境介质的化学作用产生。 接触面的塑性变形常常引起磨损，也就是说变形导致磨损，
化学作用也常能引起磨损。此外，有很多种磨损机理必 须利用机械学、热力学等学科的理论来分析。
磨损强度（磨损率） 单位行程的磨损量。 磨损量h和摩擦行程L用同一单位来表示，则磨损率Ih是个无因次量
比磨损率（Specific wear rate） 单位载荷（N）及摩擦行程（m）的磨损体积（mm3/Nm）
相对磨损率（relative wear rate） 试验材料磨损率与在相同条件下的标准材料磨损率之比。 为了对比不同材料的磨损特性，除了用磨损体积表示磨损的程度外， 规定了以下度量单位： 耐磨性:ε=1/V或 相对磨损量在相同工作条件下与标准材料的磨损量相比得到的比 值，或写成相对耐磨性(relative wear resistance)： εr=ε(试样)/ε(标样)
面被磨损的高度h、被磨损的体积V、被磨损的重量G或质 量m来表示。
由于磨损是一个过程，由此通常要判断材料磨损的快慢程 度，常采用移动单位距离产生的磨损量来表示，称为磨损
率。如果磨损过程中的移动距离为s，垂直表面的磨损高 度为h，则平均单位位移的磨损厚度为，称为平均线磨损
率。对于随时间变化的磨损过程，则磨损率用磨损高度对 移动距离的导数来表示，即。线磨损率是一个无单位量。
测长法 测量试件在试验前后法向尺寸的变化或者磨损 表面与某基准面距离的变化。这种方法存在误 差。 直接法（称重法）： 用精密分析天平称量试件在试验前后的重量变 化来确定磨损量，测量精度为0.1mg（也有达 0.01mg的电子天平），此法简单且精度较高， 比较常用，适用于小试件且磨损过程中塑性变 化不大的材料。 称质量-----质量磨损小试样，10-5-10-6g