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）。
国家 节约 备注
英国 510,000,000英镑 国民生产总值1%
美国 1,600,000,000美圆 占能耗11%
日本 273,000,000美圆 ----
西德 1,000,000,000马克 ----
1970年乔斯特应邀来我国进行摩擦方面的研究，他指出，如果科学地控制摩擦，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%。
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1、流体动力润滑与流体静力润滑中压力油膜的建立都与两摩擦表面间的相对速度有关。 ( )
2、温度是影响油粘度变化的重要因素，随温度升高，粘度亦随之升高（即粘度值增加）。 ( )
3、温度及压强是影响油粘度变化的主要因素，对于一般滑动轴承，润滑计算只考虑温度影响，忽略压强对粘度的影响是合理的。 ( )
4、以一定相对速度运动的两平行板间的流体不能建立压力油膜，但只要两板构成了楔形空间，即可形成压力油楔。 ( )
5、某两金属摩擦表面的摩擦系数＝0.01～0.001，说明处于边界润滑状态。 ( )
6、两滑动金属摩擦表面间的摩擦系数=0.01～0.001，可说明它们大约处于流体润滑状态。 ( )
7、机器零件之间在工作中有相互摩擦时，都要求其摩擦副间的摩擦阻力小。( )
8、库伦摩擦定律认为，滑动摩擦力大小与接触面积无关，只适用于粗糙表面，而不适用于光滑表面。 ( )
9、油润滑的运动副中，物理吸附的摩擦系数随分子膜的层数增多而降低。 ( )
10、油润滑的运动副，物理吸附膜的摩擦系数与吸附膜分子的层数有关，层数多，摩擦系数亦增加。 ( )
11、油润滑的运动副，物理吸附膜是润滑油中的脂肪酸的一种极性化合物，物理吸附过程中要发生化学反应。 ( )
12、含极压添加剂的润滑油在工作温度不高时，亦具有良好的减摩性。 ( )
13、含极压添加剂的润滑油在工作温度高时，才易体现出它的良好的减摩作用。
( )
14、两零件表面之间如果有摩擦，一定产生磨损。 ( )
15、两摩擦表面在空气中的摩擦系数与在真空中纯净表面的摩擦系数相同。 ( )
16、摩擦的库伦公式F=FN适用于干摩擦、流体摩擦、固体润滑。 ( )
滑动轴承实验
一、概述
滑动轴承用于支承转动零件，是一种在机械中被广泛应用的重要零部件。根据轴承的工作原理，滑动轴承属于滑动摩擦类型。滑动轴承中的润滑油若能形成一定的油膜厚度而将作相对转动的轴承与轴颈表面分开，则运动副表面就不发生接触，从而降低摩擦、减少磨损，延长轴承的使用寿命。
根据流体润滑形成原理的不同，润滑油膜分为流体静压润滑(外部供压式)及流体动压润滑(内部自生式)，本章讨论流体动压轴承实验。
流体动压润滑轴承其工作原理是通过韧颈旋转，借助流体粘性将润滑油带人轴颈与轴瓦配合表面的收敛楔形间隙内，由于润滑油由大端人口至小端出口的流动过程中必须满足流体流动连续性条件，从而润滑油在间隙内就自然形成周向油膜压力(见图1)，在油膜压力作用下，轴颈由图l(a)所示的位置被推向图1(b)所示的位置。
图1 动压油膜的形成
当动压油膜的压力p在载荷F方向分力的合力与载荷F平衡时，轴颈中心处于某一相应稳定的平衡位置O1，O1位置的坐标为O1(e，Φ)。其中e =OO1，称为偏心距；Φ为偏位角(轴承中心O与轴颈中心O1连线与外载荷F作用线间的夹角)。
随着轴承载荷、转速、润滑油种类等参数的变化以及轴承几何参数(如宽径比、相对间隙)的不同．轴颈中心的位置也随之发生变化。对处于工况参数随时间变化下工作的非稳态滑动轴承，轴心的轨迹将形成一条轴心轨迹图。
为了保证形成完全的液体摩擦状态，对于实际的工程表面，最小油膜厚度必须满足下列条件：
21minZzRRSh （1）
式中，S为安全系数，通常取S≥2；Rz1，RZ2分别为轴颈和铀瓦孔表面粗糙度的十点高度。
滑动轴承实验是分析滑动轴承承载机理的基本实验，它是分析与研究轴承的润滑特性以及进行滑动轴承创新性设计的重要实践基础。
根据要求不同，滑动轴承实验分为基本型、综合设计型和研究创新型三种类型。
二、实验目的
动压式机械密封中的几个重要参数与作用机理研究
摘要：随着现代工业生产的迅速发展，机械密封的密封环境发生了深刻的变化，使得机械密封的操作条件更加苛刻和多样化。高速高压（高参数）机械密封的实用化是当今研究的重要课题之一。动压式机械密封对生产中的一些高参数密封而言，是一种非常有效的措施。
关键词：流体机械；动压式机械密封；经济性；安全性；高效性；平衡系数；载荷系数；面积比；密封准数
1引言
动压式机械密封是在密封环上开出各种形状的流体动压槽，利用流体动压效应在端面间产生一层极薄的流体膜，实现非接触，以改善密封端面间的润滑状况。与普通机械密封相比，动压式机械密封可以胜任普通机械密封难以达到的高参数工况，同时在普通工况下可大大降低密封面磨损，提高密封的可靠性，延长密封寿命。作为当今机械密封的高新技术，已广泛应用于离心泵、离心机、离心式压缩机和反应釜等过程装备上。
2机械端面密封中的几个重要参数
2.1面积比与载荷系数
机械密封的流体压力作用的有效面积a1（外装式）或a2（内装式）与密封面名义接触面积af之比称为机械密封的面积比，也叫平衡系数，对于外装式密封：
式中：db为平衡直径，对于弹簧加载的机械密封，其值为轴或轴套的台肩直径；d1为为密封面内径；d2为为密封面外径。
面积比的大小反映了机械密封的流体压力产生载荷的卸载情况，一般取大于0.6的值较为合适。
机械密封的载荷系数kg等于密封副轴向力平衡条件下密封面上载荷pg与最大液（气）压作用力psaf的比值，对于外装式密封：
kg===+b1
式中：psp为弹簧比压；ps为密封流体压力。
载荷系数反映了密封面上流体压力和弹簧压力两部分作用的总载荷，其值等于弹簧载荷系数ksp=psp/ps与面积比之和。只有当弹簧比压psp相对于密封流体压力ps很小，可以忽略不计时，载荷系数才等于面积比。
2.2密封准数
密封准数与液膜厚度表示机械密封润滑状况，可由下式求得：
