摩擦与润滑基本知识
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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)。
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)。
摩擦与润滑1、基本概念基本概念基本概念基本概念摩擦学:摩擦学(Tribology)一词是1966年才开始使用的,是研究相互作用表面发生相对运动时的有关科学、技术和实践的一门综合性科学技术,其基本内容就是研究机械中的摩擦、磨损和润滑问题。
摩擦:两个相互作用的物体在外力作用下发生相对运动时所产生的阻碍运动的阻力称为“摩擦力”,这种现象称之为“摩擦”。
磨损:摩擦副之间发生相对运动时引起接触表面上材料的迁移或脱落过程称之为磨损。
润滑:在两物体相对运动表面之间施加润滑剂,以减少接触表面间的摩擦和磨损。
2、基本原理:摩擦原理的早期认识及基本观点:答:凹凸说:1、认为摩擦的起因是一个凸凹不平的表面沿另一‘表面上的微凸物体上升所作的功,也就是说摩擦是由于表面凸凹不平而引起,即摩擦的凹凸学说。
2、库仑在解释摩擦起因时,他认为首先是接触表面凹凸不平的机械啮合力,其次是分子之间的粘附力。
虽然,他已认识到粘附在摩擦于可能起一定作用.但是次要的,粗糙表面的微凸体才是主要的。
粘附说:1、摩擦粘附说:认为摩擦力的真正原因在于接触摩擦区两表面之间的分子粘附作用。
2、表面分子吸引力理论:认为摩擦是接触表面分子间相互排斥力与相互吸引力的作用结果。
3、分子机械摩擦理论:认为机械与分子吸附是摩擦之源。
摩擦与接触面微凸体的弹塑性变形、微凸体相遇时的剪切、犁沟以及接触面分子吸引有关。
4、近代被公认的摩擦粘附理论:认为表观接触面积与真实接触面积差别很大,而且真实接触面积还会随摩擦条件而变化,两微凸体之间因存在吸附力而形成接点。
摩擦力应为剪断金属之间接点所需的力与硬金属表面微凸体在软金属表面犁沟所需力之和。
这一理论最初应用于两种金属之间的摩擦,现在,已深入到非金属等许多其他材料。
第一章表面性质与表面接触1、为什么在选择润滑剂时希望其表面张力越低越好?答:液体的表面张力越小,接触角越小,固体表面就越容易被液体表面浸润。
一般认为,液体的表面张力小于固体的表面张力即可润湿固体表面,所以在选择润滑剂时希望其表面张力越低越好。
摩擦与润滑基本知识1.摩擦产生的原因:当接触表面粗糙度较大时,接触表面凹凸不平处相互啮合,摩擦力的主要因素表现为机械啮合;当接触表面粗糙度较小时,两接触面的分子相互吸引,摩擦力的主要因素表现为表面分子的吸引力。
2.根据物体的表面润滑程度,滑动摩擦可分为干摩擦、液体摩擦、界限摩擦、半液体和半干摩擦等。
2.1干摩擦:在摩擦表面之间,完全没有润滑油和其他杂质,摩擦表面之间作相对运动时所产生的摩擦叫做干摩擦。
例如制动闸瓦与制动轮作相对运动时即产生干摩擦。
2.2液体摩擦:在两个滑动摩擦表面之间,由于充满润滑剂,因而表面不发生直接接触,摩擦发生在润滑剂的内部,叫液体摩擦。
例如空气压缩机的主轴瓦。
2.3界限摩擦:两个滑动摩擦表面之间由于润滑剂供应不足,无法建立液体摩擦,只能依靠润滑剂中的极性油分子在摩擦表面形成一层极薄的油膜,属于液体摩擦过渡到干摩擦的最后界限。
3.零件磨损的主要形式:3.1磨粒磨损:有硬质微粒进入摩擦表面间时,摩擦表面被硬粒切下或擦下切屑而形成的刮伤。
3.2刮研磨损:由摩擦表面的微观不平度而发生的磨损,主要是较硬的一面对较软的一面形成切削。
3.3点蚀磨损:表面上有重复的接触应力,在表面上引起微观裂痕,这些裂痕逐渐扩大,形成麻斑式的剥落。
3.4胶合磨损:摩擦表面润滑油不足,当滑动速度较高、压强过大时,局部的摩擦变形热量和塑性变形热量,使较软的材料局部熔化,粘在另一表面上而被撕下来的磨损。
3.5塑性变型:表面发生了塑性变形的一种摩擦。
3.6金属表面的腐蚀:金属表面层氧化,变成松软多孔,易于脱落,丢失耐磨强度的状态。
实例一,摩擦的规律:同类纯金属间的摩擦因数比异类纯金属间和同类合金间的摩擦因数大得多。
4.影响磨损的因素和减小磨损的途径4.1润滑:轴径与轴瓦建立液体摩擦的必要条件是a、合适的间隙配合,确保油膜形成;b、润滑油充足,具备必要的压力和速度;c、轴径要有足够的转速;d、轴径与轴承配合表面的加工精度要适当;e、注油孔和油槽要设计在轴承承载区以外。
第八章摩擦和润滑第一节摩擦与润滑机理当两个紧密接触的物体沿着它们的接触面作相对运动时,会产生一个阻碍这种运动的阻力,这种现象叫摩擦,这个阻力就叫做摩擦力。
摩擦力与垂直载荷的比值叫做摩擦系数。
摩擦定律可描述如下:(1)摩擦力与法向载荷成正比:F∝P(2)摩擦力与表面接触无关,即与接触面积大小无关。
(3)摩擦力与表面滑动速度的大小无关。
(4)静摩擦力(有运动趋向时)F S大于动摩擦力F K,即Fs>F K。
摩擦定律公式:F=f·P或 f=F/P式中F——摩擦力f——摩擦系数;P——法向载荷,即接触表面所受的载荷;载荷机器中凡是互相接触和相互之间有相对运动的两个构件组成的联接称为“运动副”(也可称为“摩擦副”),如滚动轴承里的滚珠与套环;滑动轴承的轴瓦与轴径等等。
任何机器的运转都是靠各种运动副的相对运动来实现,而相对运动时必然伴随着摩擦的发生。
摩擦首先是造成不必要的能量损失,其次是使摩擦副相互作用的表面发热、磨损乃至失效。
磨损是运动副表面材料不断损失的现象,它引起了运动副的尺寸和形状的变化,从而导致损坏。
例如油在轴承内运转,轴承孔表面和轴径逐渐磨损,间隙逐渐扩大、发热,使得机器精度和效率下降,伴随着产生冲击载荷,摩擦损失加大,磨损速度加剧,最后使机器失效。
润滑是在相对运动部件相互作用表面上涂有润滑物质,把两个相对运动表面隔开,使运动副表面不直接发生磨擦,而只是润滑物质内部分子与分子之间的摩擦。
所以,摩擦是运动副作相对运动时的物理现象,磨损是伴随摩擦而发生的事实,润滑则是减少摩擦、降低磨损的重要措施。
第二节摩擦分类摩擦有许多分类法。
1. 按摩擦副运动状态分静磨擦:一个物体沿着另一个物体表面有相对运动趋势时产生的摩擦,叫做静摩擦。
这种摩接力叫做静摩擦力。
静摩擦力随作用于物体上的外力变化而变化。
当外力克服了最大静摩擦力时,物体才开始宏观运动。
动磨擦:一个物体沿着另一个物体表面相对运动时产生的摩擦叫做动摩擦。
Chap 11.外摩擦:发生在工件和工具接触面之间,阻碍金属流动的摩擦,称外摩擦,是影响材料变形的重要因素之一。
2.研究摩擦的意义:全世界工业能源的1/3被摩擦损耗掉,失效零件的80%是由于磨损造成的。
因此,发展摩擦学可以有效的节约能源。
Chap21.金属塑性成形过程中摩擦的特点和作用如何?特点:(1)在高压下产生的摩擦;(2)较高温度下的摩擦;(3)伴随着塑性变形而产生的摩擦;(4)摩擦副(金属与工具)的性质相差大。
作用:(1)不利的方面:(a)改变物体应力状态,使变形力和能耗增加;(b)引起工件变形与应力分布不均匀;(c)恶化工件表面质量,加速模具磨损,降低工具寿命,而且降低制品的表面质与尺寸精度;(2)利用:(a)增大摩擦改善咬入条件,强化轧制过程;(b)增大冲头与板片间的摩擦,强化工艺,减少起皱和撕裂等造成的废品。
2.金属塑性成形过程中摩擦的类型及各自的特征是什么?(1)干摩擦:完全没有润滑,金属与工具之间直接接触。
(2)流体摩擦:较厚的润滑层将金属与工具隔开,摩擦发生在流体内部的分子之间,与接触表面的状态无关,与流体的粘度,速度梯度等。
(3)边界摩擦:介于干摩擦和流体摩擦的一种摩擦类型。
(4)混合摩擦:摩擦表面上既存在干摩擦状态,也存在边界摩擦状态和流体润滑状态的一种摩擦类型。
Chap31.金属表层的结构组成如何?金属材料的表面层结构注意:加工硬化层也叫冷硬层和贝氏体层;氧化层又称污染层。
2.何谓表面粗糙度及表示方法有哪些?加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性,称为表面粗糙度。
表征材料表面微观几何形状特征,表面微凸体的高度与分布。
表示方法有:(1)轮廓算术平均偏差Ra 该方法能够充分反映表面微观几何特征但对于测量过于粗糙或光滑的表面不适用。
(2)微观不平度十点高度Rz 该方法测量简便,但只反映峰高,不反映峰的几何特征,受测量者主观影响较大,无周期性的宏观误差。
(3)轮廓最大高度Ry 对控制深加工痕迹有重要意义,保证小零件的表面质量,不如Rz反映的几何特征准确。
润滑基础知识一、概述:机器运转就有摩擦,有摩擦就有磨损。
润滑就是降低摩擦,减少磨损的必要手段。
要想能够正确使用润滑剂,使之发挥最大工作效果。
必须了解机器的摩擦状态、磨损机理、工作情况和工作环境。
润滑工作者必须具备摩擦和磨损的基本知识。
根据实际情况对症下药,选择最佳的润滑剂,最佳的供油方式,提供合理的维护方法。
实现我们“维护为主,修理为辅”的指导方针。
学好我们设备的“保健医生”。
二、摩擦1.摩擦:两个相互接触物体在外力作用下发生相对运动或具有相对运动趋势时,在接触间产生切向的运动阻力,叫摩擦力,这种现象叫摩擦。
例:轴与轴承、齿轮啮合、链条链机、皮带与皮带机等。
2.摩擦的害处:(1).消耗大量的能量。
(2).摩擦副严重磨损。
(3).产生热量。
3.影响摩擦系数的因素:1)表面氧化膜对摩擦系数的影响。
2)材料性质对摩擦系数的影响。
3)载荷对摩擦系数的影响4)滑动速度对摩擦系数的影响。
5)温度对摩擦系数的影响。
6)表面粗糙度对摩擦系数的影响。
三、磨损1.磨损:是固体与其他物体或介质相互间发生机械作用时其表面的破坏程度。
导致机械零件损坏和实效的三个原因:(1)磨损(2)腐蚀(3)断裂2.磨损过程:1)正常的(自然的)磨损。
(机器启动前盘车,形成油膜)2)意外(过早的或事故的)磨损。
(一般是润滑不良引起的)3.运动副磨损分为三个阶段:1)初期磨损阶段(磨合期)2)稳定磨损阶段(磨损速度较慢和比较恒定的)3)加速磨损阶段。
(间隙增大,表示形状的改变以及疲劳磨损)4.影响磨损的因素:1)润滑对磨损的影响。
(润滑是向磨损、摩擦斗争的一个有力措施)2)材料对磨损的影响。
3)表面加工质量对磨损的影响。
(表面粗糙度)机件表面粗糙度对抵抗腐蚀磨损的能力有重要的影响。
表面粗糙度凹谷越深,腐蚀磨损越大。
4机件工作条件对磨损的影响a. 机械的受力性质。
包括载荷种类、大小和方向。
b. 速度特征。
包括转速的高低、方向、变速、正反转、开启停。
摩擦学与润滑学研究摩擦学和润滑学是机械工程学的重要分支,主要研究摩擦、磨损、润滑和密封等方面的问题。
摩擦学和润滑学在很多领域都有着重要的应用,如机械工业、汽车工业、轨道交通、飞行器、船舶、军事装备等。
在这篇文章中,我将简要介绍摩擦学和润滑学的基本概念和研究内容,以及它们在现代工业中的应用。
一、摩擦学1.1 摩擦的基本概念摩擦是物体相对运动时产生的阻力,也是物体静止时阻碍其运动的力。
摩擦force 是由于接触面之间存在微小颗粒间的力学相互作用引起,是由于表面几何和物质特性,包括材料粗糙度、硬度、弹性、塑性、润湿性等方面。
摩擦力的大小取决于接触面的材料、表面特性、受力面的压力以及相对运动速度等因素。
摩擦力的方向始终垂直于接触面,与运动方向相反。
1.2 摩擦的磨损和热效应摩擦磨损是暴露在环境中的材料被力或微动摩擦力磨损去除的现象,是摩擦过程中产生的不可逆现象,磨损后造成的表面形貌和性质发生变化,特别是体现在磨损面的失效问题,对机械传动、轴承、密封等工程实际应用有着深远的影响。
在摩擦过程中,能量被转化为热能,因此摩擦产生的热效应也是摩擦学研究的重要方面。
当摩擦面受到外力作用时,摩擦面的材料开始发热。
当发热时,热量被摩擦面从接触点周围传递到大规模边界层(FBL),然后扩散到热影响区域(TIR)。
热效应对于不同的摩擦材料和运动速度有不同的影响,在液体中,摩擦发热可被通过润滑来控制。
1.3 摩擦的控制和应用摩擦能量损失造成能源和材料的浪费以及系统效率的降低。
因此,降低摩擦力和磨损是摩擦学的主要目标。
摩擦学研究的主要内容包括摩擦学理论、材料摩擦和磨损机理、摩擦学测试技术和摩擦学应用控制等。
摩擦学的应用涉及到润滑学、机械制造、材料科学、表面和界面科学等多个领域。
随着现代制造和工程学的不断发展,摩擦学的研究越来越受到关注。
二、润滑学2.1 润滑的基本概念润滑是表面之间存在的液体、固体或气体薄膜作为分离媒体,以减小摩擦、磨损和热效应,从而对不同的运动副表面进行的交互减摩或消耗能量等措施。
摩擦与润滑基本知识1.摩擦产生的原因:当接触表面粗糙度较大时,接触表面凹凸不平处相互啮合,摩擦力的主要因素表现为机械啮合;当接触表面粗糙度较小时,两接触面的分子相互吸引,摩擦力的主要因素表现为表面分子的吸引力。
2.根据物体的表面润滑程度,滑动摩擦可分为干摩擦、液体摩擦、界限摩擦、半液体和半干摩擦等。
2.1干摩擦:在摩擦表面之间,完全没有润滑油和其他杂质,摩擦表面之间作相对运动时所产生的摩擦叫做干摩擦。
例如制动闸瓦与制动轮作相对运动时即产生干摩擦。
2.2液体摩擦:在两个滑动摩擦表面之间,由于充满润滑剂,因而表面不发生直接接触,摩擦发生在润滑剂的内部,叫液体摩擦。
例如空气压缩机的主轴瓦。
2.3界限摩擦:两个滑动摩擦表面之间由于润滑剂供应不足,无法建立液体摩擦,只能依靠润滑剂中的极性油分子在摩擦表面形成一层极薄的油膜,属于液体摩擦过渡到干摩擦的最后界限。
3.零件磨损的主要形式:3.1磨粒磨损:有硬质微粒进入摩擦表面间时,摩擦表面被硬粒切下或擦下切屑而形成的刮伤。
3.2刮研磨损:由摩擦表面的微观不平度而发生的磨损,主要是较硬的一面对较软的一面形成切削。
3.3点蚀磨损:表面上有重复的接触应力,在表面上引起微观裂痕,这些裂痕逐渐扩大,形成麻斑式的剥落。
3.4胶合磨损:摩擦表面润滑油不足,当滑动速度较高、压强过大时,局部的摩擦变形热量和塑性变形热量,使较软的材料局部熔化,粘在另一表面上而被撕下来的磨损。
3.5塑性变型:表面发生了塑性变形的一种摩擦。
3.6金属表面的腐蚀:金属表面层氧化,变成松软多孔,易于脱落,丢失耐磨强度的状态。
实例一,摩擦的规律:同类纯金属间的摩擦因数比异类纯金属间和同类合金间的摩擦因数大得多。
4.影响磨损的因素和减小磨损的途径4.1润滑:轴径与轴瓦建立液体摩擦的必要条件是a、合适的间隙配合,确保油膜形成;b、润滑油充足,具备必要的压力和速度;c、轴径要有足够的转速;d、轴径与轴承配合表面的加工精度要适当;e、注油孔和油槽要设计在轴承承载区以外。
机械设计的摩擦学与润滑技术摩擦学和润滑技术是机械设计中非常重要的一部分,它们对于机械系统的性能、寿命和效率都有着直接的影响。
摩擦学主要研究机械表面之间的相互作用和摩擦现象,润滑技术则是为了减少摩擦和磨损而采取的措施。
本文将从摩擦学和润滑技术的基本原理、常见问题以及未来发展方向等方面进行探讨。
1. 摩擦学的基本原理摩擦是指两个物体相对运动时由于黏附和阻碍而产生的相互阻力。
摩擦力的大小取决于物体表面的粗糙程度、接触面积以及施加在物体上的压力等因素。
摩擦学通过研究摩擦系数、摩擦力和摩擦磨损等参数,来理解和优化摩擦现象。
2. 摩擦学的应用摩擦学的应用非常广泛,例如在机械传动系统中,通过合理选择润滑方式和材料来减少能量损失和磨损,提高传动效率和寿命;在轴承和密封件中,采用润滑剂和润滑膜形成的摩擦系统可以降低摩擦和磨损,减少能量损失;在工具刀具中,通过表面涂层和处理等方式,可以降低切削力和磨损,提高切削效率和使用寿命。
3. 润滑技术的基本原理润滑是通过在摩擦表面之间形成润滑膜,减少直接接触而减小摩擦和磨损的过程。
润滑技术主要包括干润滑和液体润滑两种形式。
干润滑通常是利用一些固体润滑剂,如固体脂肪酸、陶粒等,形成润滑膜来减小摩擦;液体润滑则是利用润滑油、润滑脂等液体材料来形成润滑膜。
4. 润滑技术的应用润滑技术在机械设计中起着至关重要的作用。
在发动机等高温高速摩擦系统中,润滑油可以起到降低摩擦、冷却和清洁的作用;在轴承和齿轮传动系统中,润滑油和润滑脂可以减少摩擦和磨损,提高传动效率和使用寿命;在光学器件、半导体制造等领域,可以利用特殊的润滑技术来保持系统的稳定性和精度。
5. 摩擦学与润滑技术的未来发展方向随着机械设计和制造的不断发展,摩擦学和润滑技术也在不断创新和改进。
未来的发展方向主要包括以下几个方面:发展更高效的润滑剂和润滑脂,以适应更高速、更高温和更重载的工况要求;研发基于纳米技术的新型润滑材料和润滑技术,以实现更小摩擦和更长使用寿命;研究润滑液的微观结构和流变性质,深入理解润滑膜的形成和破坏机制。
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。
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;。
摩擦与润滑基本知识1. 摩擦产生的原因:当接触表面粗糙度较大时,接触表面凹凸不平处相互啮合,摩擦力的主要因素表现为机械啮合;当接触表面粗糙度较小时,两接触面的分子相互吸引,摩擦力的主要因素表现为表面分子的吸引力。
2. 根据物体的表面润滑程度,滑动摩擦可分为干摩擦、液体摩擦、界限摩擦、半液体和半干摩擦等。
2.1 干摩擦:在摩擦表面之间,完全没有润滑油和其他杂质,摩擦表面之间作相对运动时所产生的摩擦叫做干摩擦。
例如制动闸瓦与制动轮作相对运动时即产生干摩擦。
2.2 液体摩擦:在两个滑动摩擦表面之间,由于充满润滑剂,因而表面不发生直接接触,摩擦发生在润滑剂的内部,叫液体摩擦。
例如空气压缩机的主轴瓦。
2.3 界限摩擦:两个滑动摩擦表面之间由于润滑剂供应不足,无法建立液体摩擦,只能依靠润滑剂中的极性油分子在摩擦表面形成一层极薄的油膜,属于液体摩擦过渡到干摩擦的最后界限。
3. 零件磨损的主要形式:3.1 磨粒磨损:有硬质微粒进入摩擦表面间时,摩擦表面被硬粒切下或擦下切屑而形成的刮伤。
3.2 刮研磨损:由摩擦表面的微观不平度而发生的磨损,主要是较硬的一面对较软的一面形成切削。
3.3 点蚀磨损:表面上有重复的接触应力,在表面上引起微观裂痕,这些裂痕逐渐扩大,形成麻斑式的剥落。
3.4 胶合磨损:摩擦表面润滑油不足,当滑动速度较高、压强过大时,局部的摩擦变形热量和塑性变形热量,使较软的材料局部熔化,粘在另一表面上而被撕下来的磨损。
3.5 塑性变型:表面发生了塑性变形的一种摩擦。
3.6 金属表面的腐蚀:金属表面层氧化,变成松软多孔,易于脱落,丢失耐磨强度的状态。
实例一,摩擦的规律:同类纯金属间的摩擦因数比异类纯金属间和同类合金间的摩擦因数大得多。
4. 影响磨损的因素和减小磨损的途径4.1润滑:轴径与轴瓦建立液体摩擦的必要条件是a、合适的间隙配合,确保油膜形成;b润滑油充足,具备必要的压力和速度;c、轴径要有足够的转速;d、轴径与轴承配合表面的加工精度要适当;e、注油孔和油槽要设计在轴承承载区以外。
4.2 零件材料选择。
4.3 零件表面处理方法:热处理法,机械强度冷作法等。
4.4工作条件:环境清洁卫生,灰尘和金属粉末较少、温差变化小等。
4.5 贯彻以预防为主的维修方针:制定大中小修计划,抓好装配精度。
实例二:增加摩擦性好的方法之一,零件表面处理--镀铬:镀铬层硬度较高;表面几乎不受温度的影响;镀铬层与钢比钢与钢摩擦因数低约50%倍;耐磨性高2-50 倍;热导率高约40%。
润滑材料:润滑剂有液体、半固体和固体三种,分别称为润滑油、润滑脂和固体润滑剂。
5. 润滑油:5.1 主要功用:减摩、冷却和防腐。
5.2 主要物理化学性能包括:粘度、闪点、凝固点和水分、机械杂质、水溶性酸、水溶性碱等的含量和润滑性。
5.3 润滑油的组成:基础油+添加剂,矿物基础油占基础油的97%以上。
(国内外油脂区别)6. 润滑油的选择原则:6.1 为减少能量消耗,优先选择粘度小的。
6.2 高速轻负荷时,选粘度小的;低速重负荷时,选粘度大的。
6.3 冬季工作选粘度小、凝固点低的;夏季选粘度大的。
6.4 受冲击负荷、交变负荷、往复负荷时选粘度大的。
6.5 工作温度高,磨损严重,表面粗糙的选粘度大的。
6.6 高温气缸,选闪点高的。
6.7 冷冻机选凝固点低的。
6.8 变压器油等选绝缘性能好的。
(更换油脂报请批准)7. 添加剂的分类:7.1清静剂(五大添加剂之一):油溶性表面活性剂。
通过将无机酸、氧化中间产物和含氧酸中和及增溶,以阻止进一步缩合而生成漆膜和积炭;同时还可以将已经生成的漆膜分散在油中,阻止其粘附在活塞上,或将黏附在活塞上的漆膜和积炭洗下来,作用①酸中和作用;② 增溶作用;③分散作用(清洗);④洗涤作用。
又称为清静分散剂。
7.2 抗氧剂(抗氧防腐剂)(五大添加剂之一):润滑油由于氧化(光、热、过镀金属等)作用而生成酮、醛、有机酸,最后进行缩合反应,形成油泥和漆膜,同时增加黏度。
抗氧防腐剂就是中断上述过程的添加剂。
7.3 极压抗磨剂(五大添加剂之一):在边界润滑中,金属表面只承受中等负荷时,能吸附在金属表面或与金属表面反应,形成吸附膜或反应膜,以防止金属表面剧烈磨损;在金属表面承受很高负荷时,金属表面产生大量的热,抗磨剂形成的膜也被破坏,能与金属表面起化学反应,生成化学反应膜,防止金属表面擦伤或熔焊,通常把这个最苛刻的边界润滑叫极压润滑,这种添加剂称为极压抗磨剂。
主要用于齿轮。
7.4 防锈剂(五大添加剂之一):金属表面有两种吸附,一是静电吸附形成物理吸附,二是化学作用形成化学吸附,产生锈蚀。
防锈剂就是抗拒物理吸附和化学吸附的添加剂。
7.5降凝剂(五大添加剂之一):得到低倾点润滑油途径有两条,一是对基础油进行深度脱蜡,这样油品收率低,同时脱掉大量正构烃,也有损油的品质,二是进行适当脱蜡,再加降凝剂。
7.6乳化剂:两种互不相溶的液体,其中一种液体以细微滴液的形式分散在另一种液体中,能使两种互不相溶的液体形成稳定的分散体系(乳化液)的物质称为乳化剂。
其特点是降低油--水之间的界面张力,防止乳化粒子的结合,促使乳化液稳定。
切削油、磨削油、拔丝油、压延油等金属加工油都是水和矿物油形成的乳化液。
实例三:齿轮传动润滑方法齿轮传动润滑方式的选择与齿轮线速度有关:8润滑脂:8.1定义:由一种或多种稠化剂和一种(或几种)润滑液体所组成的具有塑性的润滑剂。
8.2主要功用:减摩、防腐和密封。
8.3主要物理化学性能包括:针入度、滴点和皂分。
9洞滑脂的选择原则:9.1重负荷的摩擦表面选用针入度小的,高转速的摩擦表面选用针入度大的。
9.2 冬季选用由低凝固点和低粘稠度润滑油稠化而成的润滑脂,夏季选用滴点高的润滑脂。
9.3 润滑脂的代用品应根据滴点和针入度来选择。
9.4工作温度在60C以下或干燥的环境中,所有润滑脂可以相互代用,60C以上和其他条件相同时,润滑脂的代用应根据滴点来选择。
9.5 在潮湿或与水接触的条件下工作的摩擦表面,应选择钙基润滑脂,高温条件下工作,应选用钠基润滑脂。
9.6润滑脂的储存:温度不高于35C,容器密闭,不漏水;取样后不要在包装桶内留下空洞状,脂面抹平,防止基础油被自然压力压挤而渗入取样留下的坑,影响产品质量。
润滑脂变硬后不宜直接掺入基础油调稀,因为缺少必要的均化处理工作,胶体安定性差。
实例四:滚动轴承的润滑方法(润滑脂)1 轴承里面要填满,多盘轴承之间连接缝要填满。
2 对于水平轴,外轴承盖空隙应只填1/2—3/4 。
3 对于立轴,上轴承盖填1/2,下轴承盖填3/4。
4 在脏工作环境中,低速轴承把轴承和轴承盖都填满。
10. 固体润滑剂:10.1 定义:将固体物质直接涂(镀)在摩擦表面以降低摩擦,降低磨损的措施。
10.2 主要特点:减少摩擦和磨损,适用于高温、高负荷、高速度和高精密的机器上润滑。
10.3润滑机理:固体润滑剂是指具有润滑作用的固体粉末或薄膜,它能够代替液体来隔离相互接触的摩擦表面,达到减磨的目的,其作用机理是依靠它的晶体沿滑移面滑移的结果。
11. 固体润滑剂的分类:11.1 软金属类:铅、锡、锌、金、银等,或制成合金材料或电镀,在辐射、真空、高低温和重载等条件下效果良好。
11.2 金属化合物:氧化物、卤化物、硫化物、硒化物、硼酸盐、磷酸盐、硫酸盐、有机酸等。
11.3 无机物类:石墨、氟化石墨等层状结构,剪切强度小。
滑石、云母、氮化硅等润滑性较差,但绝缘性能好。
11.4 有机物类:蜡、固体脂肪酸、阴丹士林等高分子材料;各种树脂和塑料,如聚四氟乙烯,聚乙烯、尼龙等。
12. 空压机润滑知识:12.1 在回转式压缩机中,油直接喷入汽缸中,进入内部润滑系统的油滴在不同部位经受着高速气流脉冲的冲击被粉碎成油雾,虽然油雾能使油均匀的分布在各运转摩擦副上起到润滑和冷却高温气体的作用,但雾滴表面积大,增加了油与高温气体的接触,也就增加了润滑油的氧化速度。
另外,在高速气流作用下延缓了油雾凝成油滴的过程,使排出气体中含油量增大,加重了油分离器的负担,同时耗油量增大,严重污染空气。
12.3 喷油内冷回转式压缩机特点是循环油量大(循环油量为排气量的10%以下),由于氧化催化作用,油迅速老化,缩短了换油周期。
13. 润滑方法及润滑装置13.1 手工加油润滑:如油枪等。
13.2 滴油润滑:靠自重滴到摩擦副上,如油杯。
13.3溅油或油池润滑:如齿轮箱内的润滑。
13.4 油环及油轮润滑:用于水平方向的轴上,如传动轴、电动机等。
13.5 强制送油润滑:一般由柱塞泵来完成,或由传动轴带动,用于蒸汽机、空压机等的活塞环和缸体的润滑上。
13.6压力循环润滑:靠压力油来润滑摩擦表面,用于提升机等。
13.7 内在润滑:预先加好油的方式,如密封的滚动轴承等。
13.8 油雾润滑:通过喷雾嘴。
13.9油气润滑:将微量的润滑油均匀、连续地吹入润滑点的一种方法,特点是将润滑与冷却作用分别由空气和油去完成,用油量少,没有油雾润滑造成的污染,适宜于高速摩擦副。
13.10集中供脂润滑:自动化润滑。
知识点:1. 有些书把石墨、二硫化钼、锂基脂称作润滑脂,可以,但原则上应分类为固体润滑剂,因其润滑机理是:这些润滑剂的结构是晶体,其润滑是靠晶体之间的滑移,不是基础油添加稠化剂形成的。
2. 先进国家锂基脂的数量占润滑脂总数量的60%以上,因为其各方面的性能都较优良,但其耐高温方面不如二硫化钼。
3. 二硫化钼具有良好的耐水性、机械特性和极压性,适宜重负荷,但不能用于铜及铜合金润滑,比如铜质涡轮蜗杆的润滑。
4. 钙基润滑脂耐水,但不耐高温;钠基润滑脂耐高温,但不耐水。
我矿存在润滑问题:1、齿轮箱的润滑。
2、皮带滚筒的润滑。
3、油脂存放。
4、加油工具清洁。