摩擦磨损与润滑3讲解

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）。

第一章摩擦.磨损.润滑及润滑剂概论摩擦、磨损、润滑的种类及其基本性质│润滑剂及其基本性能指标│润滑剂的种类一、摩擦.磨损.润滑的种类及其基本性质摩擦、磨损、润滑是一种古老的技术，但一直未成为一种独立的学科。

1964年英国以乔斯特（Jost）为首的一个小组，受英国科研与教育部的委托，调查了润滑方面的科研与教育状况及工业在这方面的需求。

于1966年提出了一项调查报告。

这项报告提到，通过充分运用摩擦学的原理与知识，就可以使英国工业每年节约510,000,000英镑，相当于英国国民生产总值的1%。

这项报告引起了英国政府和工业部门的重视，同年英国开始将摩擦、磨损、润滑及有关的科学技术归并为一门新学科--摩擦学（Tribology）。

摩擦学是研究相互作用、相互运动表面的科学技术，也可以说是有关摩擦、磨损及润滑的科学与技术统称为摩擦学（Tribology）。

科学地控制摩擦，中国每年可节省400亿人民币。

故改善润滑、控制摩擦，就能为我们带来巨大的经济利益。

中国工程院咨询研究项目《摩擦学科学及工程应用现状与发展战略研究》调查显示，2006年全国消耗在摩擦、磨损和润滑方面的资金估计为9500亿元，其中如果正确运用摩擦学知识可以节省人民币估计可达到3270亿元，占国内生产总值GDP的1.55%。

美国机械工程学会在《依靠摩擦润滑节能策略》一书中提出，美国每年从润滑方面获得的经济效益达6000亿美元。

1986年，中国的《全国摩擦学工业应用调查报告》指出，根据对我国冶金、石油、煤炭、铁道运输、机械五大行业的调查，经过初步统计和测算，应用已有的摩擦学知识，每年可以节约37.8亿元左右，约占生产总值（5个行业1984年的可计算部分）的2.5%。

润滑油的支出仅是设备维修费用的2%～3%。

实践证明，设备出厂后的运转寿命绝大程度取决于润滑条件。

80%的零件损坏是由于异常磨损引起的，60%的设备故障由于不良润滑引起。

中国每1000美元产值消耗一次性能源（折合石油）为日本的5.6倍，电力为日本的2.77倍，润滑油耗量为日本的3.79倍。

金属加工润滑基础知识之一摩擦学金属加工润滑基础知识之一摩擦学摩擦学的三个方面：摩擦、磨损、润滑摩擦：相互接触的物体在相对运动时或具有相对运动的趋势时，接触面间发生阻碍相对运动的现象，称为摩擦。

所产生阻碍其相对运动的阻力称之为摩擦力。

特征：摩擦阻力、摩擦热量、材料磨损摩擦种类：（按摩擦副表面的润滑状态分类）1、干摩擦：在没有任何润滑剂的条件下，两物体表面间的摩擦。

2、液体摩擦：又称流体摩擦。

是发生在液体内部的一种摩擦现象，包括纯液体流动时的摩擦和液体将金属表面隔开时的摩擦。

一般来讲，这层液体的厚度在2微米以上。

3、边界摩擦：当固体表面不是被一层液体隔开，而是被一层很薄的吸附油膜隔开，或是被一层具有分层结构和润滑性能的边界膜隔开时的摩擦，称为边界摩擦。

这层膜的厚度一般在0.1-1微米以下。

4、混合摩擦：物体相对运动时，由于它的表面粗糙度不同，当凸起较高的部分发生边界摩擦时，凸起较低的部分处于液体摩擦状态或半液体摩擦中，当凸起较低的部分处于边界摩擦时，凸起较高的部分因挤压较剧烈会导致边界膜破烈，其表面直接接触发生局部干摩擦、半干摩擦。

磨损：定义：相互接触的物体在相对运动时，表层材料不断发生的损耗的过程，或者产生残余变形的现象。

磨损的三个阶段：磨合、稳定磨损、急剧磨损磨损的类型：1、粘附磨损：接触表面相对运动时，由于分子间的吸引力作用而产生粘附连接，致使材料从表面脱掉的磨损。

2、磨料磨损：接触表面相对运动时，由于硬质颗粒或较硬表面上的微凸体，在摩擦过程中的“梨削”“切削”“磨削”作用引起表面擦伤，表层材料脱落或分离出碎屑和其他磨粒。

3、疲劳磨损：两个相互作用的摩擦表面，由于表层材料疲劳，产生微观裂纹并分离出磨粒和碎片剥落，形成凹坑，造成磨损。

4、腐蚀磨损：摩擦副在第三介质的作用下发生的腐蚀磨损，比如：润滑油酸化变质产生的酸性油泥；手汗；潮湿空气中的氧、二氧化硫、硫化氢等等。

磨损的影响因素：1、润滑对磨损的影响（降低摩擦系数，液体润滑时能防止粘附磨损，洁净润滑能减少磨料磨损；有防锈性能的润滑剂能减少腐蚀磨损）2、材料性能对磨损的影响（材料的硬度和韧性；硬度决定表面抵抗能力，过高硬度易产生碎屑，产生磨料磨损。

汽车的磨擦、磨损与润滑一、概述摩擦、磨损与润滑是汽车在制定、制造、使用与修理中不可避免而又必需妥善解决的问题。

它是研究各运动部件摩擦副表面摩擦、磨损、润滑这三者互相关系的一门科学与技术。

据有关资料统计，现在世界上有不少能源以各种不同的形式消耗于摩擦损失，依据美国环保局(EPA)测得的典型汽车能量分布状况可知，燃料能量消耗在汽车各种摩擦损失上的比例，活塞摩擦损失占3.0%，发动机其它摩擦损失占4.5%，变速器摩擦损失占1.5%，车轴摩擦损失占1.5%，总计占10.5%，亦即燃料的热能中有10.5%消耗在汽车的各种摩擦损失中。

摩擦不仅消耗能量，而且伴随着磨损的产生。

依据使用和试验统计，汽车零部件的主要失效形式是磨损，磨损型的故障约占50%。

其中，磨损造成的故障在发动机总成故障中占47.2%：在变速器故障中占65.3%：在驱动桥故障中占72.9%……由于磨损型故障而带来的修理费用约占汽车使用费用总数的25%。

由此可见，摩擦带来能量的损失，磨损产生材料的损耗和零部件的失效，而降低摩擦损失、减少磨损、延长车辆使用寿命的重要措施和有效途径就是润滑。

二、润滑的功能每辆汽车都是围绕完成某一功能而由许多互相依赖、互相作用的构件和零件组合而成的一个系统。

汽车在运行中，由于受到外部环境的干扰和内部因素的作用，在功能转换过程中，由于各种矛盾的对抗而产生摩擦和磨损，同时，因摩擦磨损引起系统的功能变化，导致各单元的尺寸发生变化，造成精度下降、功能降低、严重时会引发故障和事故。

由图1可见，在输入变量一定的状况下，假设要提升有用输入，就必需设法降低损耗输出，为此，对汽车用户来说，除正确调整各部间隔和操作外，简单而有效的办法是正确地进行润滑，充分发挥润滑剂的作用，这是降低损耗输出最有效、具体而经济的方法。

润滑的功能、价值和成本间的关系为：价值=功能/成本价值是把润滑剂加入到运动体之间形成一层具有一定强度的油膜，减少机件的磨损，降低能源消耗，确保机件正常运转，提升有用输出。

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。