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）。

摩擦学中的磨损和润滑研究一、引言摩擦学是研究摩擦、磨损和润滑等问题的一门重要学科，其涉及到材料学、力学、化学、电子学等多个学科领域。

磨损和润滑是摩擦学研究的关键问题，其研究对于提高机械设备的使用寿命、降低能源消耗、提高生产效率等方面具有重要意义。

本文将重点阐述摩擦学中磨损和润滑的研究现状及未来发展方向。

二、磨损与磨损机理磨损是指摩擦双体之间的材料表面损伤和材料的松散、脱落等现象，它会对机械设备的寿命和性能产生严重影响。

磨损机理包括磨粒磨损、微动磨损、疲劳磨损等。

其中磨粒磨损主要是由于磨粒在摩擦过程中撞击表面而造成的局部磨损。

微动磨损是由微观结构上的相对位移和相互接触引起的。

疲劳磨损是由于表面应力加载和循环变化引起的。

三、润滑与润滑机理润滑是指在两个表面之间形成液体或膜层，降低摩擦系数和磨损的现象。

润滑机理主要分为液体润滑、固体润滑和气体润滑。

液体润滑是指在两个表面之间形成液体膜层，减少表面间的接触和摩擦；固体润滑是指添加固体润滑剂，形成在表面上的保护膜层，减少表面间的接触及摩擦；气体润滑是指利用高压气体形成气体薄层，以减少表面间接触，减轻摩擦力和磨损。

四、研究现状1. 磨损研究在磨损方面，目前的研究主要集中在材料的选择和改性上，包括表面改性、材料合成和涂层技术。

表面改性的方法包括化学改性、物理改性和机械改性等。

化学改性主要是通过表面处理等方法，改变材料表面化学性质以提高耐磨性和耐腐蚀性能。

物理改性是利用离子注入、电子束强化等方法改变材料的物理性能；机械改性主要是通过表面处理、高温等方式增强材料的硬度和韧性。

2. 润滑研究在润滑方面，目前的研究主要集中在润滑剂的开发和润滑机理的研究上。

润滑剂的研究主要包括传统的润滑油和润滑脂的改进，以及新型的润滑剂的研究和应用。

润滑机理的研究主要是将摩擦、粘度、黏度、液态密度等多个参数综合考虑，构建一个更为科学合理的润滑理论体系。

五、未来发展方向未来的磨损和润滑研究将更加注重材料的基础性能和提高材料防磨损和润滑性能。

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。

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；。