机械设备修理工艺——摩擦学理论概述课件

1 *1 机械设备修理工艺学2 *第二章第二章 摩擦学理论概述摩擦学理论概述 摩擦产生磨损，润滑则改善摩擦、减缓摩擦产生磨损，润滑则改善摩擦、减缓磨损。本章研究：磨损。本章研究：2.1 表面性质和接触表面性质和接触 2.2 摩擦摩擦 2.3 磨损磨损 2.4 润滑润滑 2 第二章 摩擦学理论概述 摩擦产3 *第二章第二章 摩擦学理论概述摩擦学理论概述2.1 表面性质和接触表面性质和接触一、表面形貌一、表面形貌 物体表面总是物体表面总是凹凸不平，用表面凹凸不平，用表面粗糙度描述。粗糙度描述。二、表面结构二、表面结构3 第二章 摩擦学理论概述2.1 表面性质和4 *第二章第二章 摩擦学理论概述摩擦学理论概述2.1 表面性质和接触表面性质和接触三、表面接触三、表面接触名义接触面积（名义接触面积（An）轮廓接触面积（轮廓接触面积（Ac）实际接触面积（实际接触面积（Ar）4 第二章 摩擦学理论概述2.1 表面性质和5 *第二章第二章 摩擦学理论概述摩擦学理论概述2.2 摩擦摩擦 摩擦：摩擦：阻止两物体表面作相对切向运动的现象。阻止两物体表面作相对切向运动的现象。一、摩擦的分类一、摩擦的分类5 第二章 摩擦学理论概述2.2 摩擦6 *第二章第二章 摩擦学理论概述摩擦学理论概述2.2 摩擦摩擦二、摩擦时表面上发生的现象和效应二、摩擦时表面上发生的现象和效应 1、表面的污染、表面的污染污染层厚约污染层厚约5m；2、金属的转移、金属的转移有利减少磨损；有利减少磨损；3、温度的作用、温度的作用对摩擦性能影响很大；对摩擦性能影响很大；4、产生振动、产生振动与摩擦关系密切；与摩擦关系密切；5、预位移、预位移精密机械会降低精度；精密机械会降低精度；6、冶金效应、冶金效应 7、化学效应。、化学效应。6 第二章 摩擦学理论概述2.2 摩擦7 *第二章第二章 摩擦学理论概述摩擦学理论概述2.2 摩擦摩擦三、摩擦定律三、摩擦定律库仑摩擦定律库仑摩擦定律 定律内容：定律内容：F=N；摩擦力与法向载荷成正比摩擦力与法向载荷成正比：适用一般工：适用一般工程实际；程实际；与接触面积无关：与接触面积无关：有局限性，如块规；有局限性，如块规；与运动速度无关：与运动速度无关：一般情况下对，但近代一般情况下对，但近代理论不适用。理论不适用。7 第二章 摩擦学理论概述2.2 摩擦8 *第二章第二章 摩擦学理论概述摩擦学理论概述2.2 摩擦摩擦四、摩擦机理四、摩擦机理 1、机械理论；表面凹凸不平阻碍运动；、机械理论；表面凹凸不平阻碍运动；2、分子理论：分子相互作用力产生摩擦；、分子理论：分子相互作用力产生摩擦；3、机械、机械-分子理论：综合前两点；分子理论：综合前两点；4、粘着理论：塑性变形、局部高温发生、粘着理论：塑性变形、局部高温发生粘着；粘着；5、能量理论：摩擦能量消耗与变形、粘着、能量理论：摩擦能量消耗与变形、粘着、断裂等，转化为热能。断裂等，转化为热能。8 第二章 摩擦学理论概述2.2 摩擦9 *第二章第二章 摩擦学理论概述摩擦学理论概述2.2 摩擦摩擦五、影响摩擦因数的因素五、影响摩擦因数的因素1、润滑条件、润滑条件2、表面氧化膜、表面氧化膜3、材料性质、材料性质4、载荷、载荷5、滑动速度、滑动速度6、静止接触的持续时间、静止接触的持续时间7、温度、温度8、表面粗糙度等。、表面粗糙度等。教材教材P269 第二章 摩擦学理论概述2.2 摩擦教10 *第二章第二章 摩擦学理论概述摩擦学理论概述2.3 磨损磨损 磨损：磨损：相互接触的物体在相对运动时，相互接触的物体在相对运动时，由于机械作用或化学反应使表面层材料不断由于机械作用或化学反应使表面层材料不断发生损耗的过程或产生残余变形的现象。发生损耗的过程或产生残余变形的现象。一、分类一、分类 粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、腐蚀粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损等，见表磨损等，见表2-2。10 第二章 摩擦学理论概述2.3 磨损11 *11 12 *第二章第二章 摩擦学理论概述摩擦学理论概述2.3 磨损磨损二、典型磨损过程二、典型磨损过程 1、磨合阶段、磨合阶段 2、稳定磨损阶段、稳定磨损阶段 3、急剧磨损阶段、急剧磨损阶段12 第二章 摩擦学理论概述2.3 磨损13 *第二章第二章 摩擦学理论概述摩擦学理论概述2.3 磨损磨损三、磨损的表示法三、磨损的表示法 1、磨损量：尺寸、体积或重量表示；、磨损量：尺寸、体积或重量表示；2、磨损率：单位时间或行程的磨损量；、磨损率：单位时间或行程的磨损量；3、耐磨性：磨损率的倒数；、耐磨性：磨损率的倒数；4、相对耐磨性：两种材料耐磨性之比；、相对耐磨性：两种材料耐磨性之比；5、磨损系数：单位滑动距离和单位载荷作、磨损系数：单位滑动距离和单位载荷作用下，材料磨损体积和硬度的乘积。用下，材料磨损体积和硬度的乘积。13 第二章 摩擦学理论概述2.3 磨损14 *第二章第二章 摩擦学理论概述摩擦学理论概述2.3 磨损磨损四、磨损机理四、磨损机理 1、粘着磨损：接触点剪切、粘着磨损：接触点剪切温升温升金属软化、金属软化、融化融化粘着或焊合粘着或焊合剪断剪断 2、磨粒磨损：运动副间的硬质颗粒产生切削或、磨粒磨损：运动副间的硬质颗粒产生切削或刮擦。刮擦。3、疲劳磨损：摩擦表面材料微体积受循环接触、疲劳磨损：摩擦表面材料微体积受循环接触应力作用应力作用-重复变形重复变形微小裂纹微小裂纹扩大扩大 4、腐蚀磨损：机械化学磨损、腐蚀磨损：机械化学磨损 5、其它磨损：浸蚀磨损、微动磨损。、其它磨损：浸蚀磨损、微动磨损。教材教材P2914 第二章 摩擦学理论概述2.3 磨损15 *第二章第二章 摩擦学理论概述摩擦学理论概述2.3 磨损磨损五、影响磨损的因素五、影响磨损的因素包括零件材料、运转条件、几何因素、环境包括零件材料、运转条件、几何因素、环境因素等，见表因素等，见表2-5。15 第二章 摩擦学理论概述2.3 磨损16 *第二章第二章 摩擦学理论概述摩擦学理论概述2.3 磨损磨损六、减少磨损的方法六、减少磨损的方法 1、润滑、润滑 2、正确选用材料、正确选用材料 3、进行表面热处理、进行表面热处理 4、合理的结构设计、合理的结构设计 5、改善工作条件、改善工作条件 6、提高修复质量、提高修复质量 7、正确地使用和维护、正确地使用和维护 详见表详见表2-6。16 第二章 摩擦学理论概述2.3 磨损17 *17 18 *第二章第二章 摩擦学理论概述摩擦学理论概述2.4 润滑润滑 润滑：润滑：利用润滑剂使摩擦副的接触面隔利用润滑剂使摩擦副的接触面隔开，以减少相对运动物体摩擦表面的摩擦力、开，以减少相对运动物体摩擦表面的摩擦力、磨损和其他形式的破坏。磨损和其他形式的破坏。作用：作用：减少摩擦磨损，散热、防锈，减振。减少摩擦磨损，散热、防锈，减振。Stribeck曲线：曲线：润滑的特性曲线。润滑的特性曲线。18 第二章 摩擦学理论概述2.4 润滑19 *19 20 *第二章第二章 摩擦学理论概述摩擦学理论概述2.4 润滑润滑一、润滑的分类一、润滑的分类 1、根据润滑状态：无润滑（干摩擦）、流、根据润滑状态：无润滑（干摩擦）、流体润滑、边界润滑、混合润滑；体润滑、边界润滑、混合润滑；2、按润滑介质：气体、液体、半液体（润、按润滑介质：气体、液体、半液体（润滑脂）、固体。滑脂）、固体。20 第二章 摩擦学理论概述2.4 润滑21 *第二章第二章 摩擦学理论概述摩擦学理论概述2.4 润滑润滑二、润滑机理二、润滑机理 1、液体动压润滑：利用摩擦表面相对运、液体动压润滑：利用摩擦表面相对运动，使润滑油产生压力，将接触表面隔开。动，使润滑油产生压力，将接触表面隔开。21 第二章 摩擦学理论概述2.4 润滑22 *第二章第二章 摩擦学理论概述摩擦学理论概述2.4 润滑润滑二、润滑机理二、润滑机理 2、液体静压润滑、液体静压润滑:用高压油将相对用高压油将相对运动的摩擦表面隔开。运动的摩擦表面隔开。22 第二章 摩擦学理论概述2.4 润滑23 *第二章第二章 摩擦学理论概述摩擦学理论概述2.4 润滑润滑二、润滑机理二、润滑机理 3、液体动静压润滑：综合动压、静压润滑、液体动静压润滑：综合动压、静压润滑的特点，在大型、重载、高速、精密设备中的特点，在大型、重载、高速、精密设备中广泛应用。广泛应用。分类：分类：静压浮起、动压工作；静压浮起、动压工作；动静压混合作用；动静压混合作用；静压工作为主、动压作用为辅。静压工作为主、动压作用为辅。23 第二章 摩擦学理论概述2.4 润滑24 *第二章第二章 摩擦学理论概述摩擦学理论概述2.4 润滑润滑二、润滑机理二、润滑机理 4、弹性流体动压润滑：用于点或线接触的、弹性流体动压润滑：用于点或线接触的摩擦副，如齿轮、蜗轮、凸轮、滚动轴承等。摩擦副，如齿轮、蜗轮、凸轮、滚动轴承等。5、混合润滑：不稳定润滑，同时存在润滑、混合润滑：不稳定润滑，同时存在润滑油粘度产生的粘滞阻力和金属表面微凸体接油粘度产生的粘滞阻力和金属表面微凸体接触所产生的摩擦阻力。触所产生的摩擦阻力。24 第二章 摩擦学理论概述2.4 润滑25 *第二章第二章 摩擦学理论概述摩擦学理论概述2.4 润滑润滑二、润滑机理二、润滑机理 6、边界润滑；处于液体摩擦和干摩擦之间、边界润滑；处于液体摩擦和干摩擦之间的一种润滑状态。的一种润滑状态。润滑机理：润滑机理：边界膜边界膜牢固吸附在摩擦表面起牢固吸附在摩擦表面起润滑作用，边界膜分吸附润滑作用，边界膜分吸附膜和化学反应膜。膜和化学反应膜。25 第二章 摩擦学理论概述2.4 润滑26 *第二章第二章 摩擦学理论概述摩擦学理论概述2.4 润滑润滑三、润滑剂三、润滑剂 1、润滑剂种类、润滑剂种类液体润滑剂：液体润滑剂：动植物油、矿物油、水等；动植物油、矿物油、水等；半液体润滑剂：半液体润滑剂：黄油、牛油等；黄油、牛油等；固体润滑剂：固体润滑剂：固体粉末、薄膜、复合材料等；固体粉末、薄膜、复合材料等；气体润滑剂：气体润滑剂：空气、氧气、氮气等。空气、氧气、氮气等。26 第二章 摩擦学理论概述2.4 润滑27 *第二章第二章 摩擦学理论概述摩擦学理论概述2.4 润滑润滑三、润滑剂三、润滑剂 2、性能要求、性能要求（1）基本润滑性能：基本润滑性能：流动性、塑性、润滑性、流动性、塑性、润滑性、无污染、贴附能力、抗乳化、摩擦因数小；无污染、贴附能力、抗乳化、摩擦因数小；（2）保证使用寿命：保证使用寿命：化学稳定性、粘性合化学稳定性、粘性合适，挥发性小、排气性好，防水、抗泡沫；适，挥发性小、排气性好，防水、抗泡沫；（3）保护润滑表面：保护润滑表面：不腐蚀润滑表面、抗锈不腐蚀润滑表面、抗锈好、燃点高等。好、燃点高等。27 第二章 摩擦学理论概述2.4 润滑28 *第二章第二章 摩擦学理论概述摩擦学理论概述2.4 润滑润滑三、润滑剂三、润滑剂 3、主要质量指标、主要质量指标 （1）润滑油：润滑油：粘度、油性、极压性能、闪粘度、油性、极压性能、闪点和燃点、凝点、氧化安定性、机械杂质、点和燃点、凝点、氧化安定性、机械杂质、水分、其它等。水分、其它等。（2）润滑脂：润滑脂：针入度、滴点、机械安定性、针入度、滴点、机械安定性、其它等。其它等。几种润滑剂主要性能对照几种润滑剂主要性能对照28 第二章 摩擦学理论概述2.4 润滑29 *第二章第二章 摩擦学理论概述摩擦学理论概述2.4 润滑润滑三、润滑剂三、润滑剂 4、润滑剂的选用、润滑剂的选用 考虑的因素：考虑的因素：运动速度、运动载荷、工作温度、运动速度、运动载荷、工作温度、工作环境、摩擦副间隙、润滑方式等。工作环境、摩擦副间隙、润滑方式等。29 第二章 摩擦学理论概述2.4 润滑30 *第二章第二章 摩擦学理论概述摩擦学理论概述2.4 润滑润滑三、润滑剂三、润滑剂 5、常用润滑剂的鉴别、常用润滑剂的鉴别 （1）润滑油：润滑油：水分，粘度，润滑性能，机水分，粘度，润滑性能，机械杂质；械杂质；（2）润滑脂：润滑脂：皂基，纤维网络结构（附着皂基，纤维网络结构（附着性），机械杂质。性），机械杂质。详见详见P434430 第二章 摩擦学理论概述2.4 润滑31 *第二章第二章 摩擦学理论概述摩擦学理论概述2.4 润滑润滑四、润滑方法四、润滑方法表表2-1031 第二章 摩擦学理论概述2.4 润滑32 *第二章第二章 摩擦学理论概述摩擦学理论概述2.4 润滑润滑五、润滑技术五、润滑技术32 第二章 摩擦学理论概述2.4 润滑