《摩擦磨损和润滑》PPT课件.ppt
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1、第四章第四章 摩擦、磨损和润滑摩擦、磨损和润滑 摩擦磨损润滑和密封失效是现代机械系统的主要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。失效原因。消极影响:消耗能源;消极影响:消耗能源;破坏精度(包括磨损和爬行);破坏精度(包括磨损和爬行);增大噪声增大噪声 积极作用:驱动积极作用:驱动(摩擦轮、无级变速)摩擦轮、无级变速)缓冲,如宇航员座椅;缓冲,如宇航员座椅;自锁,如钉子等自锁,如钉子等4.1 摩擦与润滑状态摩擦与润滑状态 摩擦分类摩擦分类:外摩擦(存在于两物体表面之间):外摩擦(存在于两物体表面之间)内摩擦(流体内部产生的粘剪力)内摩擦(流体内部产生的粘剪力)按照两表面的润滑状况,
2、摩擦分为:按照两表面的润滑状况,摩擦分为:1)干摩擦)干摩擦-无润滑状态无润滑状态 2)边界摩擦边界摩擦边界润滑状态边界润滑状态 3)流体摩擦)流体摩擦流体润滑状态流体润滑状态 4)混合摩擦)混合摩擦混合润滑状态混合润滑状态 5)薄膜摩擦薄膜摩擦-薄膜润滑状态薄膜润滑状态 一、干摩擦一、干摩擦不加润滑剂时,相对运动的零件表面直接接触,这样不加润滑剂时,相对运动的零件表面直接接触,这样产生的摩擦称为干摩擦产生的摩擦称为干摩擦(如真空中如真空中)。现在观点认为:现在观点认为:摩擦力的组成可表示为:摩擦力的组成可表示为:古典摩擦理论的摩擦力计算公式:古典摩擦理论的摩擦力计算公式:二、边界摩擦二、边界
3、摩擦两表面加入润滑油后,在金属两表面加入润滑油后,在金属表面会形成一层边界膜,它可表面会形成一层边界膜,它可能是物理吸附膜,也可能是化能是物理吸附膜,也可能是化学反应膜。不满足流体动压形学反应膜。不满足流体动压形成条件,或虽有动压力,但压成条件,或虽有动压力,但压力较低,油膜较薄时,在载荷力较低,油膜较薄时,在载荷的作用下,边界膜互相接触,的作用下,边界膜互相接触,横向剪切力比较弱,这种摩擦横向剪切力比较弱,这种摩擦状态称为边界摩擦。状态称为边界摩擦。油性分子吸附在表面油性分子吸附在表面三、流体摩擦三、流体摩擦 当两摩擦表面被流体(液体或气体)完全隔开时,当两摩擦表面被流体(液体或气体)完全隔
4、开时,摩擦表面不会产生金属间的直接摩擦,流体分子摩擦表面不会产生金属间的直接摩擦,流体分子层间的粘剪阻力就是摩擦力,这种摩擦称为流体层间的粘剪阻力就是摩擦力,这种摩擦称为流体摩擦。摩擦。四、混合摩擦四、混合摩擦当动压润滑条件不具备,且边界膜遭破坏时,当动压润滑条件不具备,且边界膜遭破坏时,就会出现流体摩擦、边界摩擦和干摩擦同时存就会出现流体摩擦、边界摩擦和干摩擦同时存在的现象,这种摩擦状态称为混合摩擦。在的现象,这种摩擦状态称为混合摩擦。五、薄膜润滑状态五、薄膜润滑状态 介于干摩擦和边界摩擦之间,薄膜厚度仅几介于干摩擦和边界摩擦之间,薄膜厚度仅几纳米,在现代精密机械系统纳米,在现代精密机械系统
5、(Ra很小很小)或或MEMS中中普遍存在普遍存在 实现流体摩擦有下列三种方法实现流体摩擦有下列三种方法:1)流体动压润滑流体动压润滑 楔形空间,油膜厚度最大楔形空间,油膜厚度最大 2)弹性流体动压润滑)弹性流体动压润滑考虑了接触区弹性变形和压力对接触区润滑油粘度的考虑了接触区弹性变形和压力对接触区润滑油粘度的影响的动压润滑称为弹性流体动力润滑影响的动压润滑称为弹性流体动力润滑,简称为弹流简称为弹流润滑润滑.两表面的距离两表面的距离 称为称为平均油膜厚度。接触平均油膜厚度。接触区的出口处油膜变薄区的出口处油膜变薄,这种现象称为这种现象称为“颈缩颈缩”,此处两表面距离此处两表面距离 称为最小油膜厚
6、度。称为最小油膜厚度。3)流体静压润滑流体静压润滑用油泵将润滑油经过节流用油泵将润滑油经过节流器以所需要压力注入被润器以所需要压力注入被润滑表面的油室滑表面的油室,再由油室再由油室的封油边流回油箱。的封油边流回油箱。4.2 磨损磨损 磨损:运动副表面材料不断损失磨损:运动副表面材料不断损失 磨损率磨损率:单位时间内材料的磨损体积或重量单位时间内材料的磨损体积或重量 一、磨损过程(三阶段)一、磨损过程(三阶段):1)跑合磨损阶段跑合磨损阶段 2)稳定磨损阶段稳定磨损阶段 3)剧烈磨损阶段剧烈磨损阶段 二、磨损分类:根据磨损机理可分为二、磨损分类:根据磨损机理可分为1)粘着磨损:)粘着磨损:2)磨
7、粒磨损)磨粒磨损/磨削磨削形成:边界摩擦,载荷大,速度高,边界膜破坏,形成:边界摩擦,载荷大,速度高,边界膜破坏,表面尖峰接触。表面尖峰接触。现象:形成材料转移。现象:形成材料转移。影响因素:材料硬度,表面粗糙度,载荷、速度、影响因素:材料硬度,表面粗糙度,载荷、速度、温度,不同材料配副。温度,不同材料配副。形成:表面微峰或外界硬质颗粒进入摩擦面。形成:表面微峰或外界硬质颗粒进入摩擦面。现象:表面划伤或犁沟现象。现象:表面划伤或犁沟现象。影响因素:环境,表面硬度、粗糙度。影响因素:环境,表面硬度、粗糙度。3)疲劳磨损(也称疲劳点蚀)疲劳磨损(也称疲劳点蚀)4)冲蚀磨损)冲蚀磨损形成:接触应力反
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