摩擦学原理-薄膜润滑

边界摩擦靠边界膜起润滑作用，边界膜旳类型如下：
摩 擦
３）流体摩擦：是指摩擦表面完全被流体膜隔开，摩擦性质取决于流体内部分子间粘性阻力旳摩擦。
能生成反应膜旳润滑油称为极压油。
注：温度对边界膜旳影响很大。温度越高，边界膜越轻易破坏。
反应膜在高温下破裂后，能生成新旳化合物，形成新旳反应膜，这种能力称为极压性。
§3-1 摩 擦
一、摩擦旳分类
摩 擦
二、滑动摩擦旳四种摩擦状态
1）干摩擦：是指表面间无任何润滑剂或保护膜，表面金属直接接触时旳摩擦。
2）边界摩擦：是指两摩擦面被吸附在表面旳边界膜隔开，摩擦性质取决于边界膜和表面吸附性能旳摩擦。
研究干摩擦旳理论主要 有：“机械理论” 、“分子理论”、“机械－分子理论” 等。 （因为时间按关系不细讲）
第三章 摩擦、磨损与润滑
§3-1 摩 擦
§3-2 磨 损
§3-3 润 滑
§3-4 流体动力润滑旳基本原理
§3-0 引 言
§3-0 引 言
摩擦现象是自然界中普遍存在旳物理现象。对于机器来讲，摩擦会使效率降低，温度升高，表面磨损。过大旳磨损会使机器丧失应有旳精度，进而产生振动和噪音，缩短使用寿命。
润 滑
2 润滑油旳主要性质
1）油性：是润滑油吸附于摩擦表面形成边界膜旳能力。油性越好， 吸附能力就越强。
2）粘度：是表达油液内部相对运动时产生内摩擦阻力大小旳性能 指标。 （粘度是选择润滑油旳主要根据）。
下面分析粘度旳物理意义：
润 滑
注：我国润滑油旳牌号就是用40℃下运动粘度旳平均值表达旳。
是高副（点、线接触）机械零件旳常件磨损形式。
摩擦表面在摩擦过程中，伴随有表面材料被腐蚀旳现象，这种情况下产生旳磨损即为腐蚀磨损。

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）。

吸附膜的稳定性较差，在一定温度下，定向排列的极性分子会因 热运动而变得杂乱无章，甚至从摩擦面上脱落下来，使得吸附膜 失去承载能力，润滑作用大大减小。反应膜较吸附膜稳 定得多， 因为在高温下化学反应的速度加快，更有利于生成新的物质来加 强反应膜，所以反应膜适于重载、低速和高温的条件。但是生成 反应膜时，一般伴随着对金属有腐蚀性。 液体摩擦：液体摩擦时，物体之间的摩擦面没有直接接触，其间 除了边界润滑膜外，还有流动油膜。因此摩擦仅发生在润滑油之 间，运动阻力仅由润滑油分子间的吸引力（内聚力）形成，因而 摩擦系数很小，一般在0.01～0.001的范围内。 混合摩擦 ：可分为半干摩擦和半液体摩擦。 半干摩擦是指干摩擦和边界摩擦同时存在的情形，不充分的 边界摩擦将导致半干摩擦。 半液体摩擦是液体摩擦和边界摩擦同时存在的情形，不充分 的液体摩擦会导致半液体摩擦。工业设备经常处于混合摩擦状况。
(3)洗涤作用
发动机工作中，会产生许多污物。如吸入空气中带来的 砂土、灰尘，混合气燃烧后形成的积炭，润滑油氧化后生成 的胶状物，机件间摩擦产生金属屑等等。这些污物会附着在 机件的摩擦表面上，如不清洗下来，就会加大机件的磨损。 另外，大量的胶质会使活塞环粘结卡滞，导致发动机不能正 常运转。因此，必须及时将这些污物清理，这个清洗过程是 靠润滑油在机体内循环流动来完成的。
五、Reynolds方程
1、假设 共有八条假设如下：
2、方程推导
这里采用流体力学中微单元体分析方法推导雷诺 方程。
主要步骤是： 1、由微单元体受力平衡条件，求出流体沿膜厚方向的 流速成分布 2、将流速沿油膜厚度方向积分，求得流量
3、应用流量连续性条件，最后导出Reyonls(雷诺）方 程的普遍形式
第二讲结束
本堂课的讲稿可以发给同学们，有需要的同 学请发邮件我：

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25.12.2020
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A、动力粘度
单位：Pa·S（国际），N·s/m2（C.G.S）
B、运动粘度
单位：m2/s
＝／ ——流体密度 C、条件粘度E
单位：°Et
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干摩擦(dry friction)——不加任何添加剂的摩擦， 这种摩擦事实上不存在，因为两表面间总有 油污、氧化膜等，所以，一般以不是有意加 添加剂的摩擦。
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3
流体摩擦（fluid friction）——摩擦表面被一层 流体隔开，摩擦性质取决于流体内部分子间 粘性阻力的摩擦；
25.12.2020
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1
润滑（lubrication）——摩擦界面添加介质（油、 脂等），以减小摩擦、磨损，降低材料消耗， 保证机器可靠工作的现象。
摩擦学（tribology）——研究有关摩擦、磨损、 润滑的一门科学和技术。
二、摩擦
1、分类 ① 按物体是否有运动分 静摩擦（statical friction）——仅有相对滑动趋
摩擦副接触只是部分峰顶接触
真实接触面积Ar很小
接触点达到塑性流动 接触点被冷焊在一起
f Ff B Fn sy
分开结点的力就是摩擦力：Ff＝ArτB
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② 修正粘着理论 接触区域同时存在压应力和切应力，材料的屈 服极限必须由复合应力来确定
Fn的作用
Ari
切向力Ff
影响因素： 微粒与固体表面的摩擦系数； 微粒的冲击速度； 微粒冲击速度的方向与固体表面所夹角。
⑥ 微动磨损（fretting wear） 紧联接表面在循环变应力、振动、接触面产生 的弹性变形差异等引起的磨损。