滚动轴承摩擦与润滑

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。

滑动轴承概述轴承轴承支承轴及轴上零件，保证轴的旋转精度。

根据轴承工作的摩擦性质，可分为滑动轴承和滚动轴承。

滑动轴承具有工作平稳、无噪音、径向尺寸小、耐冲击和承载能力大等优点。

而滚动轴承是标准零件，成批量生产成本低，安装方便，广泛应用。

对于初学者来讲，滚动轴承的类型选择；寿命计算；组合设计是比较难掌握。

因此，滚动轴承的寿命计算和组合设计是本章讨论的重点。

§11—1 滑动轴承概述一、滑动轴承的类型滑动轴承按其承受载荷的方向分为：（1）径向滑动轴承，它主要承受径向载荷。

（2）止推滑动轴承，它只承受轴向载荷。

滑动轴承按摩擦（润滑）状态可分为液体摩擦（润滑）轴承和非液体摩擦（润滑）轴承。

（1）液体摩擦轴承（完全液体润滑轴承）液体摩擦轴承的原理是在轴颈与轴瓦的摩擦面间有充足的润滑油，润滑油的厚度较大，将轴颈和轴瓦表面完全隔开。

因而摩擦系数很小，一般摩擦系数=0.001～0.008。

由于始终能保持稳定的液体润滑状态。

这种轴承适用于高速、高精度和重载等场合。

（2）非液体摩擦轴承（不完全液体润滑轴承）非液体摩擦轴承依靠吸附于轴和轴承孔表面的极薄油膜，单不能完全将两摩擦表面隔开，有一部分表面直接接触。

因而摩擦系数大，=0.05～0.5。

如果润滑油完全流失，将会出现干摩擦。

剧烈摩擦、磨损，甚至发生胶合破坏。

二、滑动轴承的特点优点：（1）承载能力高；（2）工作平稳可靠、噪声低；（3）径向尺寸小；（4）精度高；（5）流体润滑时，摩擦、磨损较小；（6）油膜有一定的吸振能力缺点：（1）非流体摩擦滑动轴承、摩擦较大，磨损严重。

（2）流体摩擦滑动轴承在起动、行车、载荷、转速比较大的情况下难于实现流体摩擦；（3）流体摩擦、滑动轴承设计、制造、维护费用较高。

§11—2 滑动轴承的结构和材料一、径向滑动轴承1．整体式滑动轴承整体式滑动轴承结构如图所示，由轴承座1和轴承衬套2组成，轴承座上部有油孔，整体衬套内有油沟，分别用以加油和引油，进行润滑。

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）。

滚动轴承分析报告滚动轴承是一种常见的机械传动元件，广泛应用于各种机械设备中。

本文将对滚动轴承进行分析，并重点讨论其结构、工作原理、性能以及故障分析等方面。

首先，我们来看滚动轴承的结构。

滚动轴承由内圈、外圈、滚动体（包括滚动球、滚动柱或滚子）和保持架（保持滚动体间相对位置的组成部分）等几个部分组成。

内圈和外圈分别用于支撑和定位滚动体，并帮助其在轴向和径向方向上滚动。

滚动轴承的工作原理是通过滚动接触来减少摩擦和阻力，实现旋转运动的传递。

通常情况下，内圈和外圈之间会加入适量润滑剂，这有助于减小接触面的摩擦，并且可以帮助冷却和排除异物。

滚动轴承主要通过滚动体与内外圈的接触来承受主要载荷，同时由于滚动体相对滚动产生滚动摩擦，摩擦力较小，摩擦热相对较少。

因此，滚动轴承适用于高速旋转和承受大载荷的场合。

滚动轴承的性能主要由以下几个方面来衡量：承载能力、转速、摩擦损失和寿命。

承载能力是指轴承能够承受的最大静态和动态载荷，一般通过承载能力参数来表示。

转速是指轴承能够承受的最大转速，一般由润滑条件、结构等因素决定。

摩擦损失是指轴承工作时因摩擦产生的能量损失，会导致额外的热量产生，增加轴承的温度。

寿命是指轴承在规定条件下连续工作的时间，可以通过滚动轴承的额定寿命来评估。

当滚动轴承发生故障时，可以通过故障分析来找到原因并采取相应的解决措施。

常见的滚动轴承故障包括疲劳断裂、过载断裂、润滑不良、过热等。

疲劳断裂是指轴承长时间承受重载导致应力超过材料极限，从而出现裂纹和断裂。

过载断裂是指轴承在短时间内承受超过其承载能力的负载，导致轴承损坏。

润滑不良会导致轴承摩擦增大、温度升高，甚至出现卡滞、转动不灵等现象。

过热是指轴承在工作过程中温度升高过快，可能是由于过载、高速运转、密封不良等原因导致。

根据具体的故障原因，可以选择相应的解决方案，如更换轴承、改善润滑条件、提高密封性能等。

综上所述，滚动轴承是一种重要的机械传动元件，其结构和工作原理决定了其承载能力、转速、摩擦损失和寿命等性能。

滚动轴承润滑剂的作用和性能1.轴承润滑剂的主要作用(1)减少相对运动金属表面之间的摩擦和磨损，在摩擦表面形成油膜，增大零件接触承载面积，减小接触应力，延长轴承的接触疲劳寿命;(2)润滑剂具有防锈、防腐蚀、防尘和密封性能;(3)油润滑具有散热作用，可带走轴承运转中产生的磨损颗粒或侵人的污染物;(4)具有一定的减振作用。

2.润滑油的性能质量指标(1)黏度润滑油的私度可以定性的定义为其内部层与层之间相互移动或流动的阻力，它是润滑油最重要的一项性能指标，决定着轴承润滑油膜的承载能力。

(2)黏度指数黏度指数表示温度改变对润滑油黏度的影响程度。

油品的黏度指数越大，粘温特性越好，黏温特性是指a度随温度变化的性能，其值越大说明a度受温度变化的影响越小。

(3)水分水分是润滑油中水分的比例。

水分过多会使润滑油乳化变质，丧失润滑性能。

一般润滑油中水分应控制在3%以下。

除了黏度和黏度指数外，还有闪点与燃点、酸性、凝点和炭分等润滑性能质量指标。

3.润滑脂的性能质量指标(1)针入度润滑脂在外力作用下抵抗变形的能力称为稠度。

稠度采用针人度或锥人度来度量。

针入度越小说明润滑脂的稠度越大、脂的硬度越高、流动性越差。

(2)滴点润滑脂按规定的加热条件加热，其在滴点计的脂杯中滴落下第一滴油时的温度。

润滑脂的滴点确定了脂的工作温度(或耐热性)，一般润滑脂的工作温度应低于滴点20℃以上。

(3)极压性能极压性能是润滑脂承受重载荷作用时在金属表面上维持完整油膜的能力。

(4)机械稳定性润滑脂在承受机械作用时抵抗稠度改变的能力称为机械稳定性。

润滑脂在机械力长期作用下，稠度将会下降，严重时会变成液体而丧失润滑脂特有的性能。

(5)氧化安定性润滑脂在贮存和使用过程中抵抗氧化的能力称为氧化安定性。

润滑脂氧化后将使基础油的黏度变大、稠度变小、滴点下降.而丧失润滑作用。

轴承工作温度升高会加快润滑脂的氧化。

4.添加剂一般基础油很难满足摩擦副润滑的综合性能要求，因此，为了提高油品的使用性能，必须在基础油中加人一定量对润滑剂性能改善起重要作用的物质即添加剂，以适应各种特殊工作条件的需要。

滚动轴承常见的失效形式及原因分析滚动轴承是一种用于支撑和减少摩擦的常用机械元件。

它们广泛应用于各种机械设备和领域，如汽车、风力发电、机械制造等。

然而，由于工作环境的恶劣条件或长期运行等原因，滚动轴承可能会出现各种故障和失效。

以下是滚动轴承常见的失效形式及其原因分析。

1.疲劳失效：疲劳失效是滚动轴承最常见的失效形式之一、它通常在长时间高速运转或载荷较大的情况下发生。

轴承在不断重复的载荷下产生微小的裂纹，最终导致轴承出现断裂。

这种失效通常与以下原因有关：-动载荷过大：轴承在长时间内承受过大的动载荷，超出了其额定负荷能力。

-轴承安装不当：安装不当会使轴向载荷分布不均匀，导致局部载荷过大。

-润滑不良：缺乏或过多的润滑剂都会导致轴承摩擦增加，使得轴承易于疲劳失效。

2.磨损失效：磨损是轴承常见的失效形式之一、它通常发生在轴承和周围部件之间的摩擦表面上。

常见的磨损形式包括：-磨粒磨损：当粉尘、金属碎屑等进入轴承内部时，会使滚动体、保持架等部件发生磨损。

-粘着磨损：当润滑不良时，摩擦表面出现直接接触，轴承可能会发生粘着磨损。

-磨料磨损：当轴承受污染物质时，如沙尘、水等，会导致轴承表面产生磨料磨损。

3.返现失效：轴承返现是指滚动体和滚道之间的剥离、严重滚道表面损伤或磨擦减小所引起的失效。

返现失效的原因主要有：-轴承清洗不当：清洗过程中使用的溶剂或清洁剂残留在轴承内部，导致润滑性能下降，滚动体容易返现。

-轴承热胀冷缩：当轴承受到温度变化时，轴承和轴承座之间的配合间隙有可能发生变化，导致轴承返现。

-润滑不良：缺乏或过多的润滑剂会导致轴承受到不均匀的载荷分布，容易引起轴承返现。

4.偏磨失效：偏磨是指轴承滚动体在滚道上发生偏磨，导致滚道表面形变或表面破坏。

-不均匀载荷：长期承受不均匀载荷会导致滚动体在滚道上的位置发生偏移，从而引起偏磨失效。

-润滑不良：过多或过少的润滑剂会导致轴承滚动体和滚道之间的摩擦增加，从而引起偏磨。

第十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：摩擦力与法向载荷成正比：F∝P摩擦力与表面接触无关，即与接触面积大小无关。

摩擦力与表面滑动速度的大小无关。

静摩擦力(有运动趋向时)FS大于动摩擦力FK，即Fs＞FK。

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。

这时，产生的阻碍物体运动的切向力叫做动摩擦力。