摩擦磨损与润滑

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。

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。