磨擦、磨损及润滑概述.ppt

第2章磨擦、磨损及润滑概述,磨损是摩擦的结果，润滑则是减少摩擦和磨损的有力措施。2.1磨擦与磨损两物体接触区产生阻碍运动并消耗能量的现象，称为摩擦。磨擦会造成能量损耗和零件磨损，一般情况下应尽量减少磨擦。但有些情况下却要利用摩擦工作，如带传动，摩擦制动器等。,根据磨擦副表面间的润滑状态将磨擦状态分为4种：干磨擦、液体磨擦、边界磨擦和混合磨擦。,1、干磨擦（应严禁出现）如果两物体的滑动表面为无任何润滑剂或保护膜的纯金属，这两个物体直接接触时的摩擦称为干摩擦。,2、液体磨擦（润滑）两摩擦表面不直接接触，被油膜隔开的摩擦称为液体摩擦。3、边界磨擦（润滑）两摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开，使其处于干摩擦和液体摩擦之间的状态，这种摩擦称为边界摩擦。,4、混合磨擦（润滑）处于干摩擦、液体摩擦与边界摩擦的混合状态，称为混合摩擦。,运动副之间的摩擦将导致零件表面材料的逐渐损失，这种现象称为磨损。磨损的利弊:（1）机械零件严重磨损后，将降低机器的工作效率和可靠性，使机器提前报废，应尽量避免。（2）工程上常利用磨损的原理来减小零件表面的粗糙度，如磨削、研磨、抛光、跑合等。,磨损,磨损过程大致可分为以下三个阶段：1、跑合（磨合）磨损阶段:磨损速度由快到慢2、稳定磨损阶段:代表零件使用寿命的长短3、剧烈磨损阶段:磨损速度及磨损率急剧增大,跑合阶段结束后应清洗零件，更换润滑油,思考:哪种磨损对传动件来说是有益的,为什么?,磨损分类,1.磨粒磨损由于摩擦表面上的硬质突出物或从外部进入摩擦表面的硬质颗粒，对摩擦表面起到切削或刮擦作用，从而引起表层材料脱落的现象，称为磨粒磨损。,1、满足润滑条件2、合理地选择摩擦副的材料（提高表面硬度）3、降低表面粗糙度值4、加装防护密封装置等。,普遍存在于机件中；磨损速度较大，0.55m/h,特点:,减轻磨粒磨损的措施：,在滑动摩擦条件下，摩擦幅的接触面发生金属粘着，在随后的相对滑动中粘着处被破坏，有金属屑粒被拉拽下来或者是金属表面被擦伤的一种磨损形式。,2、粘着磨损,粘着磨损按程度不同可分为五级：轻微磨损、涂抹、擦伤、撕脱、咬死。涂抹、擦伤、撕脱又称为胶合，往往发生于高速、重载的场合。减轻粘着磨损的措施：1、合理地选择配对材料，选用硬度差较大的异类材料；2、采用表面处理，限制摩擦表面的温度，控制压强及采用含有油性极压添加剂的润滑剂等。,3、疲劳磨损（点蚀）,两摩擦表面为点或线接触时，由于局部的弹性变形形成了小的接触区。这些小的接触区形成的摩擦副如果受变化接触应力的作用，则在其反复作用下，表层将产生裂纹。随着裂纹的扩展与相互连接，表层金属脱落，形成许多月牙型浅坑，这种现象称为疲劳磨损，也称点蚀。提高抗疲劳磨损的能力的措施：1、合理地选择材料及材料的硬度；（以增加塑性变形的抗力，延缓裂纹形成和扩展）2、选择粘度高的润滑油，加入极压添加剂3、减小摩擦面的粗糙度值等。,4、腐蚀磨损,在摩擦过程中，摩擦面与周围介质发生化学或电化学反应而产生物质损失的现象，称为腐蚀磨损。氧化磨损特殊介质腐蚀磨损气蚀磨损,2.2润滑,在摩擦副间加入润滑剂，以降低摩擦，减轻磨损，这种措施称为润滑。润滑的主要作用：（1）减小摩擦系数，提高机械效率；（2）减轻磨损，延长机械的使用寿命；（3）可以起到冷却、防尘以及吸振等作用。,液体润滑剂润滑油半固体润滑剂润滑脂固体润滑剂石墨、二硫化钼（粉末状）气体润滑剂空气、氢气、水蒸汽（高速场合）,常见润滑剂:,1、润滑油主要有矿物油、合成油、动植物油等，其中应用最广泛的为矿物油。粘度是润滑油的一项重要的物理性能指标，粘度的大小表示了液体流动时其内摩擦阻力的大小，粘度愈大，内摩擦阻力就愈大，液体的流动性就愈差。粘度可用动力粘度、运动粘度、条件粘度（恩氏粘度）等表示。我国的石油产品常用运动粘度来标定。,（1）动力粘度,1m3的液体，如果使上、下表面发生1m/s的相对运动所需要的切向力为1N时，该液体的粘度为1Pas（=1Ns/m2),液体的动力粘度示意图,平行板间液体的层流流动,（2）运动粘度液体的动力粘度与液体在同温度下密度的比值。为动力粘度，单位为Pas；为密度，单位为kg/m3。为运动粘度，单位为m2/s一般润滑油的牌号就是该润滑油在40C（或100C）时运动粘度（以mm2/s为单位）的平均值。,（3）条件粘度在规定的温度下从恩氏粘度计流出200ml样品所需的时间与同体积蒸馏水在20时流出所需的时间之比称为该液体的条件粘度，以E表示。运动粘度和恩氏粘度之间可通过下式进行换算：当1.35E3.2时，当E3.2时，粘度随温度的升高而降低。粘度随压强的升高而加大，但当压强小于20MPa时，其影响甚小，可不予考虑。常用润滑油的性能和用途见表2.1。,润滑油的常用性能指标还有：,凝点：是指润滑油在规定条件下，不能再自由流动时所达到的最高温度，它是润滑油在低温工作的一个重要指标。倾点：是指油品在规定的试验条件下，被冷却的试样能够流动的最低温度；闪点：衡量油的易燃性的一种尺度。通常应使工作温度比油的闪点低3040。润滑性（油性）：指润滑油中极性分子与金属表面吸附形成一层边界油膜，以减小磨擦和磨损的性能。思考题2.1机械手表中对润滑油性能的要求除了要考虑粘度外，还应考虑什么？思考题2.2如果冬天在液压系统中加入L-AN22润滑油是合适的，不会漏油，而在夏天加入则产生漏油现象，这是为什么？如何设法改变？,2、润滑脂,润滑脂是在润滑油中加入稠化剂(如钙、钠、锂等金属皂基）而形成的脂状润滑剂，又称为黄油或干油。润滑脂的流动性小，不易流失，所以密封简单，不需经常补充。润滑脂对载荷和速度变化不是很敏感，有较大的适应范围，但因其摩擦损耗较大，机械效率较低，故不宜用于高速传动的场合。多半用于低速、受冲击或间歇运动处。,(1)滴点是指润滑脂受热后从标准测量杯的孔口滴下第一滴油时的温度。耐高温性。(2)锥入度即润滑脂的稠度。它表明润滑脂内阻力的大小和流动性的强弱，锥入度越小，表明润滑脂越稠，承载能力越强，密封性越好，但磨擦阻力也越大，流动性越差，因而不易填充较小磨擦间隙。目前使用最多的是钙基润滑脂，其耐水性强，但耐热性差。常用润滑脂的主要性能和用途列于表2.2。,润滑脂的主要物理性能指标为滴点、锥入度和耐水性等。,3、润滑剂的选用,润滑剂选用的基本原则是：（1）在低速、重载、高温、间隙大的情况下，应选用粘度较大的润滑油；（2）在高速、轻载、低温、间隙小的情况下应选粘度较小的润滑油。（3）润滑脂主要用于速度低、载荷大、不需经常加油、使用要求不高或灰尘较多的场合。（4）气体、固体润滑剂主要用于高温、高压、防止污染等一般润滑剂不能适用的场合。,思考题2.3：夏天发现液压系统中的油变稀了，有人将润滑脂加入，调均后使油变稠。这样做行吗?,润滑方法和润滑装置,机械设备的润滑，主要集中在传动件和支承件上。油润滑的方法大概有四种：集中润滑或分散润滑连续润滑或间歇润滑压力润滑或无压力润滑循环式润滑或非循环式润滑分散润滑比集中润滑简便。对于轻载、低速的磨擦副可采用间歇无压力润滑或间歇压力润滑，利用油壶、油枪将油注入油杯进行润滑。连续无压力润滑可采用油绳、油垫、针阀式油杯、油环、油轮等润滑装置。而连续压力润滑需采用油泵、喷咀装置，高速时还可采用油雾发生器实现油雾润滑。,压配式注油杯,旋盖式注油杯,手工用油壶或油枪向注油杯内注油，只能做到间歇润滑；只用于小型、低速或间歇运动的轴承。,针阀油杯,油芯油杯（低中速）,共同点：都可做到连续滴油润滑,不同点：针阀油杯滴油速度可调，停车时可停止供油；油芯油杯在停车时仍继续滴油。,油环润滑,旋盖式油脂杯,脂润滑装置。杯中装满润滑脂后，旋动上盖即可将润滑脂挤入轴承中。,2.3密封装置,密封装置从总体上可分为两大类：（1）固定密封：即密封后密封件之间固定不动；如管道与管道连接外结合面间的密封；固定密封可采用各种垫片，包括金属、非金属垫片以及密封胶等。（2）动密封：即密封后两密封件之间有相对运动。如放置轴和轴承盖间的密封。动密封又分为接触式、非接触式、半接触式密封，其中应用较广的是接触式密封，它主要是利用各种密封圈或毡圈密封。各种密封件都已标准化，可查阅手册选取适当的形式。,接触式密封,O形密封圈密封,U形密封圈密封,毡圈密封（填料密封的一种）：主要起防尘作用用于低速脂润滑处,非接触式密封,隙缝密封,曲路密封,结论（1）在设计机械时，选择适当的润滑装置和密封装置是必不可少的。（2）在使用机械时，更应注意机械的润滑和维护。还应注意密封情况，如有漏油现象，应查找原因，及时更换密封件。,复习题：,1、按摩擦副表面间的润滑状态，摩擦可分为那几类？各有何特点？2、典型的磨损过程分哪三个阶段？磨损按机理分哪几种类型？3、润滑油和润滑脂的主要性能指标有哪些？4、如何选择适当的润滑剂？5、接触式密封中常用的密封件有哪些?,