03摩擦、磨损及润滑

摩擦、磨损和润滑§1 摩擦在一定的压力下，表面间摩擦阻力的大小与两表面间的摩擦状态有密切关系，不同摩擦状态下，产生摩擦的物理机理是不同的。

一、摩擦状态按摩擦状态，即表面接触情况和油膜厚度，可以将滑动摩擦分为四大类，干摩擦、边界摩擦（润滑）、液体摩擦（润滑）和混合摩擦（润滑），如图所示。

1.干摩擦两摩擦表面间无任何润滑剂或保护膜的纯净金属接触时的摩擦，称为干摩擦。

在工程实际中没有真正的干摩擦，因为暴露在大气中的任何零件的表面，不仅会因氧气而形成氧化膜，且或多或少也会被润滑油所湿润或受到"污染"，这时，其摩擦系数将显著降低。

在机械设计中，通常把不出现显著润滑的摩擦，当作干摩擦处理。

2.边界摩擦两摩擦表面各附有一层极薄的边界膜，两表面仍是凸峰接触的摩擦状态称为边界摩擦。

与干摩擦相比，摩擦状态有很大改善，其摩擦和磨损程度取决于边界膜的性质、材料表面机械性能和表面形貌。

3.液体摩擦两摩擦表面完全被液体层隔开、表面凸峰不直接接触的摩擦。

此种润滑状态亦称液体润滑，摩擦是在液体内部的分子之间进行，故摩擦系数极小。

这时的摩擦规律已有了根本的变化，与干摩擦完全不同。

关于液体摩擦（液体润滑）的问题，将在滑动轴承中进一步讨论。

4.混合摩擦两表面间同时存在干摩擦、边界摩擦和液体摩擦的状态称为混合摩擦。

二、干摩擦理论干摩擦理论主要有：（1）机械理论认为摩擦力是两表面凸峰的机械啮合力的总和，因而可解释为什么表面愈粗糙，摩擦力愈大；（2）和表面分子相互吸引分子-机械理论认为摩擦力是由表面凸峰间的机械啮合力F1两部分组成，因而这一理论可解释为什么当接触表面光滑时，摩擦力也会力F2很大。

但上述两种理论不能解释能量是如何被消耗的；（3）粘着理论；（4）能量理论等。

a) 结点b) 界面剪切c) 软金属剪切a) 结点b) 界面剪切c) 软金属剪切大量的试验表明，工程表面的实际接触面积约为名义接触面积的10-2～10-3，这样接触区压力很高，使材料发生塑性变形，表面污染膜遭到破坏，从而使基体金属发生粘着现象，形成冷焊结点（如图a 所示）。

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。

摩擦和磨损与润滑学的基本原理一、摩擦和摩擦的种类1.什么是摩擦？相互接触的物体沿着它们的接触面做相对运动时，会产生阻碍物体相对运动的阻力，这种现象称为摩擦。

这种阻力叫摩擦力。

2.摩擦的种类摩擦的种类很多，因为研究的依据不同，摩擦的分类也不同。

按摩擦副的运动状态分为静摩擦和动摩擦；按摩擦副运动形式分类分为滑动摩擦、滚动摩擦和自旋摩擦；按摩擦发生的部位分类分为内摩擦和外摩擦；按摩擦副表面润滑状况分类分为静摩擦、干摩擦、边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦。

本文重点介绍静摩擦、干摩擦、边界摩擦、流体摩擦（液体摩擦）和混合摩擦。

（1）静摩擦是指摩擦表面没有任何吸附膜或化合物存在时的摩擦。

静金属的摩擦会产生表面粘着。

（2）干摩擦是指在大气条件下，摩擦表面没有任何润滑剂存在的摩擦。

严格说干摩擦是在接触表面上无任何其他介质，如自然污染膜、润滑膜以及湿气等。

干摩擦是消耗动力最多，磨损最严重的一种摩擦。

（3）边界摩擦是指摩擦表面有一层极薄得润滑膜存在时的摩擦。

这层膜称为边界油膜。

（4）流体摩擦是指摩擦表面完全被润滑油膜隔开时的摩擦。

这种摩擦发生在界面的润滑剂膜内，摩擦阻力最小，磨损最小。

（5）混合摩擦——是指属于过渡状态的摩擦，包括半干摩擦和半流体摩擦。

半干摩擦是指同时存在着干摩擦和边界摩擦的混合摩擦。

半流体摩擦是指同时存在着流体摩擦和边界摩擦（或干摩擦）的混合摩擦。

二、磨损和磨损的种类1.什么是磨损？是指两个相互接触的物体发生相对运动时，物体表面的物质不断地转移和损失。

磨损的结果使相对运动的物体表面不断有微料抖落，表面性质、几何尺寸均发生改变。

2.磨损的三个阶段磨损阶段、稳定磨损阶段和急剧磨损阶段3.磨损的种类按磨损的破坏机理，通常把磨损分为粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损五种。

（1）粘着磨损由于摩擦表面存在着一定的粗糙度，在压力的作用下，当摩擦表面做相对运动时，在真空接触点上产生瞬时高温，使其表面软化，熔化，甚至相互粘着，接触表面的材料从一个表面转移到另一个表面，这种现象就叫做粘着磨损。

摩擦和磨损与润滑学的基本原理一、摩擦和摩擦的种类1.什么是摩擦？相互接触的物体沿着它们的接触面做相对运动时，会产生阻碍物体相对运动的阻力，这种现象称为摩擦。

这种阻力叫摩擦力。

2.摩擦的种类摩擦的种类很多，因为研究的依据不同，摩擦的分类也不同。

按摩擦副的运动状态分为静摩擦和动摩擦；按摩擦副运动形式分类分为滑动摩擦、滚动摩擦和自旋摩擦；按摩擦发生的部位分类分为内摩擦和外摩擦；按摩擦副表面润滑状况分类分为静摩擦、干摩擦、边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦。

本文重点介绍静摩擦、干摩擦、边界摩擦、流体摩擦（液体摩擦）和混合摩擦。

（1）静摩擦是指摩擦表面没有任何吸附膜或化合物存在时的摩擦。

静金属的摩擦会产生表面粘着。

（2）干摩擦是指在大气条件下，摩擦表面没有任何润滑剂存在的摩擦。

严格说干摩擦是在接触表面上无任何其他介质，如自然污染膜、润滑膜以及湿气等。

干摩擦是消耗动力最多，磨损最严重的一种摩擦。

（3）边界摩擦是指摩擦表面有一层极薄得润滑膜存在时的摩擦。

这层膜称为边界油膜。

（4）流体摩擦是指摩擦表面完全被润滑油膜隔开时的摩擦。

这种摩擦发生在界面的润滑剂膜内，摩擦阻力最小，磨损最小。

（5）混合摩擦——是指属于过渡状态的摩擦，包括半干摩擦和半流体摩擦。

半干摩擦是指同时存在着干摩擦和边界摩擦的混合摩擦。

半流体摩擦是指同时存在着流体摩擦和边界摩擦（或干摩擦）的混合摩擦。

二、磨损和磨损的种类1.什么是磨损？是指两个相互接触的物体发生相对运动时，物体表面的物质不断地转移和损失。

磨损的结果使相对运动的物体表面不断有微料抖落，表面性质、几何尺寸均发生改变。

2.磨损的三个阶段磨损阶段、稳定磨损阶段和急剧磨损阶段3.磨损的种类按磨损的破坏机理，通常把磨损分为粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损五种。

（1）粘着磨损由于摩擦表面存在着一定的粗糙度，在压力的作用下，当摩擦表面做相对运动时，在真空接触点上产生瞬时高温，使其表面软化，熔化，甚至相互粘着，接触表面的材料从一个表面转移到另一个表面，这种现象就叫做粘着磨损。

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；。