摩擦磨损与润滑基本知识

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。

摩擦与润滑基础知识目录一、摩擦学概述 (3)1. 摩擦定义及分类 (4)2. 摩擦现象产生原因 (5)3. 摩擦学研究内容 (6)二、润滑基础 (7)1. 润滑概念及作用 (8)2. 润滑剂的种类与选择 (9)3. 润滑剂的性能指标 (11)三、摩擦与润滑原理 (13)1. 摩擦原理 (14)（1）干摩擦与湿摩擦 (15)（2）静摩擦与动摩擦 (16)（3）摩擦系数 (17)2. 润滑原理 (17)（1）液体润滑理论 (18)（2）边界润滑理论 (19)（3）混合润滑理论 (20)四、摩擦与润滑影响因素 (21)1. 材料性质影响 (22)2. 载荷影响 (23)3. 速度影响 (24)4. 温度影响 (24)5. 环境影响 (25)五、摩擦与润滑在机械设备中的应用 (26)1. 机械设备中的摩擦现象分析 (28)2. 润滑系统在机械设备中的作用 (29)3. 典型机械设备的润滑设计实例 (30)六、摩擦与润滑的试验方法及设备 (31)1. 摩擦试验方法及设备 (32)2. 润滑试验方法及设备 (33)3. 实验结果分析与评价 (34)七、摩擦与润滑的故障诊断及维护保养 (35)1. 摩擦故障类型及诊断方法 (36)2. 润滑系统故障分析及处理 (38)3. 设备维护保养策略与建议 (39)八、摩擦与润滑的未来发展趋势 (41)1. 新材料在摩擦与润滑领域的应用 (42)2. 智能润滑技术的发展趋势 (43)3. 绿色环保理念在摩擦与润滑领域的应用前景 (44)一、摩擦学概述摩擦学是研究摩擦现象及其产生机理、摩擦过程中的物理和化学变化、摩擦性能和润滑技术的一门科学。

它是机械工程、材料科学、物理学和化学等多个学科的交叉领域。

在现代工程实践中，摩擦学对于提高机械效率和可靠性、节约能源、减少磨损和延长设备寿命等方面具有至关重要的作用。

摩擦是一种普遍存在的物理现象，任何相互接触的物体在相对运动时都会产生摩擦。

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、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。

磨损与润滑基础知识(一)磨损与润滑基础知识工程学中，磨损与润滑是两个非常重要的概念。

它们是与能源转化、机器运转等直接相关的。

下面将分别从磨损和润滑两个角度介绍关于它们的基础知识。

一、磨损磨损是指两个物体接触部分相对运动所产生的材料损失。

在机器运转中，磨损会导致机器零件失效，影响效率和安全。

因此，对于磨损的了解和防范非常重要。

1. 磨损的类型根据磨损的形态和机制，可以分为以下三种类型：① 粘着磨损：两个物体间摩擦点处发生焊接，伴随着断裂和临近表面的材料剥落。

② 疲劳磨损：在受到循环负载的作用下，材料很容易发生延展、收缩等形变，最终导致裂纹和分层的产生。

③ 磨粒磨损：由于颗粒、砂谷等硬物颗粒间的摩擦和冲击，物体表面发生了材料剥落和凹坑的产生。

2. 磨损的控制磨损可以通过合理的设计、材料选择、润滑等方式控制。

① 合理设计：通过能够接受负荷分布的减速装置、减振挡板以及避免体积叠加等，降低机械元件的应力。

② 材料选择：优先选择磨损性能好的材料，如高硬度、高强度的耐蚀合金等。

③ 润滑：可通过涂油、通油、喷涂润滑剂等来减少磨损。

二、润滑润滑是指在两个物体间施加一定的松动剂，使得摩擦力减小，从而防止或减少磨损的过程。

常见的润滑剂有油、脂、水、灰等。

1. 润滑的分类润滑根据润滑剂的性质和润滑方式的不同，可以分为以下几类：① 干润滑：利用白石油、石墨、氧化锌等涂层，或者进行动态换向、作用面直接改变等方式进行润滑。

② 润的干润滑：使用压差把气体膜经过摩擦面和涂油的孔洞里，形成分子级别的润滑膜，即采用气体润滑。

③ 液滑润滑：利用液态润滑剂分泌到摩擦面上，并不断补充，形成稳态润滑。

④ 固液润滑：含有固体颗粒的流体润滑剂，则称为固液润滑。

2. 润滑的作用润滑在机械制造中有着不可替代的作用：① 降低磨损：润滑剂在摩擦面形成氢键库、隙缝等微观结构，降低了机械表面间接触的面积，减少了表面磨损。

② 减小摩擦力：润滑剂渗透到摩擦表面，改变其表面能和表面张力等物理性质，从而减小了机械表面间接触的摩擦力。

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；。