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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,特別申明：本電子教案中所有素材的版權(quán)歸原創(chuàng)作者國(guó)防科技大學(xué)潘存云教授所有。購(gòu)買方有權(quán)復(fù)制多份光盤用于本單位的教學(xué)。但不得提供給第三方。未經(jīng)作者同意，也不得在公開(kāi)出版物中引用其中的素材，違者應(yīng)承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。作者：潘存云 教授,2004,年,2,月,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),廣西工學(xué)院專用 作者：潘存云教授,*,4-1,摩擦,4-2,磨損,4-,3,潤(rùn)滑劑、添加劑和潤(rùn)滑方法,4-4,流體潤(rùn)滑原理簡(jiǎn)介,4-0,概述,第,4,章 機(jī)械零件設(shè)計(jì)概論,廣西工學(xué)院專用 作者：潘存云教授,4-0,概 述,摩擦學(xué),研究相對(duì)運(yùn)動(dòng)的作用表面間的摩擦、磨損和潤(rùn)滑，以及三者間相互關(guān)

2、系的理論與應(yīng)用的一門邊緣學(xué)科。,摩擦,相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體表面間的相互阻礙作用現(xiàn)象,磨損,由于摩擦而造成物體表面材料的損失或轉(zhuǎn)移,潤(rùn)滑,減輕摩擦和磨損所應(yīng)采取的措施,關(guān)于摩擦、磨損與潤(rùn)滑的學(xué)科構(gòu)成了摩擦學(xué),(,Tribology),。,世界上使用的能源大約有,1/31/2,消耗于摩擦。,機(jī)械產(chǎn)品的易損零件大部分是由于磨損超過(guò)限度而報(bào)廢和更換的。,減少摩擦 節(jié)省能源；,減少磨損 降低設(shè)備維修次數(shù)和費(fèi)用，節(jié)省制造零,件及其所需材料的費(fèi)用。,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，摩擦學(xué)的理論和應(yīng)用必將由宏觀進(jìn)入微觀，由靜態(tài)進(jìn)入動(dòng)態(tài)，由定性進(jìn)入定量，成為系統(tǒng)綜合研究的領(lǐng)域。,廣西工學(xué)院專用 作者：潘存云教授,二,、,摩擦的分

3、類,內(nèi) 摩 擦,在物質(zhì)的內(nèi)部發(fā)生的阻礙分子之間相對(duì),運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。,外 摩 擦,在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體表面間發(fā)生的相互阻,礙作用現(xiàn)象。,靜 摩 擦,僅有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)的摩擦。,動(dòng) 摩 擦,在相對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行中的摩擦。,滑動(dòng)摩擦,物體表面間的運(yùn)動(dòng)形式是相對(duì)滑動(dòng)。,滾動(dòng)摩擦,物體表面間的運(yùn)動(dòng)形式是相對(duì)滾動(dòng)。,“,機(jī)械說(shuō),”,摩擦原因是表面微凸體的相互阻礙作用,“,分子說(shuō),”,摩擦原因是表面材料分子間的吸力作用,一、摩擦的機(jī)理,“,機(jī)械分子說(shuō),”,兩種作用均有,4-1,摩擦,廣西工學(xué)院專用 作者：潘存云教授,潘存云教授研制,潘存云教授研制,潘存云教授研制,1.,干摩擦,兩零件表面直接接觸后，因?yàn)槲⒂^局部壓力高而

4、形成許多冷焊點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)時(shí)被剪切。,不允許出現(xiàn)干摩擦！,2.,邊界摩擦,三、滑動(dòng)摩擦狀態(tài),功耗,磨損,溫度,燒毀軸瓦,運(yùn)動(dòng)副表面有一層厚度,1,m,的薄油膜，不足以將兩金屬表面完全分開(kāi)，其表面部分微觀高峰部分仍將相互搓削。,比干摩擦的磨損輕,，,f,0.1 0.3,v,有一層壓力油膜將兩金屬表面隔開(kāi)，彼此不直接接觸。,是理想的摩擦狀態(tài)。,3.,液體摩擦,摩擦和磨損極輕,，,f,0.001 0.01,v,v,v,廣西工學(xué)院專用 作者：潘存云教授,潘存云教授研制,潘存云教授研制,4.,混合摩擦,v,混合摩擦是指摩擦表面間處于邊界摩擦和流體摩擦的混合狀態(tài)?；旌夏Σ聊苡行Ы档湍Σ磷枇Γ淠Σ料禂?shù)比邊界摩擦

5、時(shí)要小得多。,在一般機(jī)器中，處于后三種情況的混合狀態(tài)。,f,n/p,o,邊界摩擦,混合摩擦,液體摩擦,摩擦特性曲線,稱無(wú)量綱參數(shù),n/p,為軸承,特性數(shù),。,-,動(dòng)力粘度，,p-,壓強(qiáng)，,n-,每秒轉(zhuǎn)數(shù),邊界摩擦和混合摩擦在工程實(shí)際中很難區(qū)分，常統(tǒng)稱為,不完全液體摩擦。,摩擦學(xué)研究的最新進(jìn)展：,微納米摩擦學(xué)理論,可實(shí)現(xiàn)：,f,0.001,超潤(rùn)滑摩擦狀態(tài)。,廣西工學(xué)院專用 作者：潘存云教授,機(jī)器的壽命,磨損,由于摩擦而導(dǎo)致零件表面材料的逐漸喪失或遷移。,磨損曲線,磨合階段,磨損量,時(shí)間,劇烈磨損階段,穩(wěn)定磨損階段,4-2,磨損,磨損過(guò)程大致如圖所示：,磨合階段,包括摩擦表面輪廓峰的形狀變化和表面

6、材料被加工硬化兩個(gè)過(guò)程,穩(wěn)定磨損階段,零件在平穩(wěn)而緩慢的速度下磨損,它標(biāo)志著磨擦條件相對(duì)穩(wěn)定。,劇烈磨損階段,在經(jīng)過(guò)穩(wěn)定磨損階段后，零件表面遭到破壞，運(yùn)動(dòng)副間隙增大引起而外的動(dòng)載荷和振動(dòng)。零件即將進(jìn)入報(bào)廢階段,后果,降低機(jī)器的效率和可靠性，甚至促使機(jī)器提前報(bào)廢。,設(shè)計(jì)機(jī)器時(shí)，要求縮短磨合期、延長(zhǎng)穩(wěn)定期、推遲劇烈磨損期的到來(lái)。,它是磨損的不穩(wěn)定階段，在整個(gè)壽命周期內(nèi)時(shí)間很短。,廣西工學(xué)院專用 作者：潘存云教授,磨粒磨損,磨損的分類,疲勞磨損,粘附磨損,沖蝕磨損,腐蝕磨損,微動(dòng)磨損,磨損類型,按磨損機(jī)理分,按磨損表面外觀可分為,點(diǎn)蝕,磨損,膠合,磨損,擦傷,磨損,兩種不同的稱謂,廣西工學(xué)院專用 作

7、者：潘存云教授,磨損的機(jī)理,磨粒磨損,疲勞磨損,粘附磨損,沖蝕磨損,腐蝕磨損,微動(dòng)磨損,磨損類型：,磨粒磨損,也簡(jiǎn)稱磨損,，,外部進(jìn)入摩擦面間的游離硬顆粒（如空氣中的塵土或磨損造成的金屬微粒）或硬的輪廓峰尖在軟材料表面上犁刨出很多溝紋時(shí)被移去的材料，一部分流動(dòng)到溝紋兩旁，一部分則形成一連串的碎片脫落下來(lái)成為新的游離顆粒，這樣的微粒切削過(guò)程就叫磨粒磨損。,潘存云教授研制,廣西工學(xué)院專用 作者：潘存云教授,磨損的機(jī)理：,磨粒磨損,疲勞磨損,粘附磨損,沖蝕磨損,腐蝕磨損,微動(dòng)磨損,磨損類型：,粘附磨損,也稱膠合,，,當(dāng)摩擦表面的輪廓峰在相互作用的各點(diǎn)處由于瞬時(shí)的溫升和壓力發(fā)生,“,冷焊,”,后，在相

8、對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，材料從一個(gè)表面遷移到另一個(gè)表面，便形成粘附磨損。,嚴(yán)重的粘附磨損會(huì)造成運(yùn)動(dòng)副咬死。,潘存云教授研制,廣西工學(xué)院專用 作者：潘存云教授,磨損的機(jī)理：,磨粒磨損,疲勞磨損,粘附磨損,沖蝕磨損,腐蝕磨損,微動(dòng)磨損,磨損類型：,疲勞磨損,也稱點(diǎn)蝕，,是由于摩擦表面材料微體積在交變的摩擦力作用下，反復(fù)變形所產(chǎn)生的材料疲勞所引起的機(jī)械磨損。,點(diǎn)蝕過(guò)程：,產(chǎn)生初始疲勞裂紋,擴(kuò)展 微粒脫落，形成點(diǎn)蝕坑。,潘存云教授研制,廣西工學(xué)院專用 作者：潘存云教授,磨損的機(jī)理：,磨粒磨損,疲勞磨損,粘附磨損,沖蝕磨損,腐蝕磨損,微動(dòng)磨損,磨損類型：,沖蝕磨損,流動(dòng)的液體或氣體中所夾帶的硬質(zhì)物體或硬,質(zhì)顆粒沖擊零

9、件表面所引起的機(jī)械磨損。利,用高壓空氣輸送型砂或高壓水輸送碎石時(shí)，,管道內(nèi)壁所產(chǎn)生的機(jī)械磨損是實(shí)例之一。,。,近年來(lái)，由于燃?xì)鉁u輪機(jī)的葉片、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的尾噴管這樣一些部位的破壞，才引起人們對(duì)這種磨損形式的特別注意,潘存云教授研制,廣西工學(xué)院專用 作者：潘存云教授,磨損的機(jī)理：,磨粒磨損,疲勞磨損,粘附磨損,沖蝕磨損,腐蝕磨損,微動(dòng)磨損,磨損類型：,腐蝕磨損,當(dāng)摩擦表面材料在環(huán)境的化學(xué)或電化學(xué)作用下引起腐蝕，在摩擦副相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的磨損即為腐蝕磨損。,廣西工學(xué)院專用 作者：潘存云教授,磨損的機(jī)理：,磨粒磨損,疲勞磨損,粘附磨損,沖蝕磨損,腐蝕磨損,微動(dòng)磨損,磨損類型：,微動(dòng)磨損,是指摩擦副在微

10、幅運(yùn)動(dòng)時(shí)，由上述各磨損,機(jī)理共同形成的復(fù)合磨損。微幅運(yùn)動(dòng)可理解為不足以使磨粒脫離摩擦副的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。,應(yīng)用實(shí)例,：軸與孔的過(guò)盈配合面、滾動(dòng)軸承套圈的配合面、旋合螺紋的工作面、鉚釘?shù)墓ぷ髅娴取?廣西工學(xué)院專用 作者：潘存云教授,一、,潤(rùn)滑劑,作用：,降低摩擦功耗、減少磨損、冷卻、吸振、防銹等。,分類,液體,潤(rùn)滑劑,潤(rùn)滑油,半固體,潤(rùn)滑劑,潤(rùn)滑脂,固體,潤(rùn)滑劑,1.,潤(rùn)滑油,礦物油來(lái)源充足、成本低廉、穩(wěn)定性好、因而應(yīng)用最廣。,種類：,氣體,潤(rùn)滑劑,空氣,有機(jī)油,動(dòng)、植物油,礦物油,石油產(chǎn)品，,化學(xué)合成油,4-,3,潤(rùn)滑劑、添加劑和潤(rùn)滑方法,廣西工學(xué)院專用 作者：潘存云教授,潘存云教授研制,A,在軸承

11、中，潤(rùn)滑油最重要的物理參數(shù)是粘度，它是選擇潤(rùn)滑油的主要依據(jù)。粘度表征液體流動(dòng)的內(nèi)摩擦特性。,A,、,B,兩板之間充滿了液體，,B,板靜止，,A,板水平移動(dòng)速度為,v,。,由于液體與金屬表面的吸附作用，,A,板表面的液體速度為,v,，而,B,板表面的液體速度為,0,。兩板之間的速度呈線性分布。,液體層與層之間摩擦的切應(yīng)力：,=,d,u,d,y,流體中任意點(diǎn)處的切應(yīng)力與該處的速度梯度成正比。,液體的,動(dòng)力粘度，,簡(jiǎn)稱,粘度,量綱：力,時(shí)間,/,長(zhǎng)度,2,單位為,Pa,s,，,稱為泊。,或,厘泊：,1P=1,dyn,s,/cm,2,實(shí)驗(yàn)結(jié)果：,o,x,y,y,dy,du,分析位置,y,處薄層的受力,

12、B,粘度,液體,重要指標(biāo)，,粘度值越高，油越稠，反之越稀；,粘度的種類,動(dòng)力粘度,運(yùn)動(dòng)粘度,條件粘度,(1),動(dòng)力粘度,牛頓液體流動(dòng)定律,1,泊,=100,厘泊,廣西工學(xué)院專用 作者：潘存云教授,工程中常用,運(yùn)動(dòng)粘度,=,單位：,m,2,/,s,在,C.G.S,制中稱為斯,St,：,cm,2,/,s,或,厘斯,cSt,：,1St=100,cSt,(2),運(yùn)動(dòng)粘度,潘存云教授研制,表,4-1,常用潤(rùn)滑油的主要性質(zhì),名 稱,全損耗,系統(tǒng)用油,GB 443-89,汽輪機(jī)油,GB 11120-89,代 號(hào),40,的粘度,/(mm,2,/s),L,-,AN7 6.127.48,-,10 110,凝,點(diǎn),

13、閃點(diǎn),(,開(kāi)式,),用于高速低負(fù)荷機(jī)械、精密機(jī)床、紡織紗錠的潤(rùn)滑和冷卻,普通機(jī)床的液壓油。用于一般滑動(dòng)軸承、齒輪、蝸輪的潤(rùn)滑,用于重型機(jī)床導(dǎo)軌、礦山機(jī)械的潤(rùn)滑,用于汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等高速高負(fù)荷軸承和各種小型液體潤(rùn)滑軸承,L-AN100 90110 0 210,L,-,AN10 9.011.0,-,10 125,L,-,AN15 13.516.5,-,10 165,L,-,AN32 28.832.2,-,10 170,L,-,AN46 41.450.6,-,10 180,L,-,AN68 61.274.8,-,10 190,L-TSA32 28.835.2,-,7 180,L-TSA46 41.4

14、50.6,主要用途,廣西工學(xué)院專用 作者：潘存云教授,(3),條件粘度,指在一定條件下，利用某種規(guī)格的,粘度計(jì)，通過(guò)測(cè)定潤(rùn)滑油穿過(guò)規(guī)定孔道的時(shí)間來(lái)進(jìn)行度量的粘度。,常用的有：,恩氏度（,E,t,）,中國(guó)慣用,賽氏通用秒（,SUS,）,美國(guó)慣用,雷氏秒,英國(guó)慣用,運(yùn)動(dòng)粘度與條件粘度之間的換算關(guān)系：,潤(rùn)滑油的牌號(hào)與運(yùn)動(dòng)粘度有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如牌號(hào)為,L-AN10,的油在,40,時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度大約為,10,cSt,。,廣西工學(xué)院專用 作者：潘存云教授,潘存云教授研制,潤(rùn)滑油的特性：,(1),粘,溫相關(guān)性,溫度,t,壓力,p,但,p,350,才開(kāi)始氧化，可在水中工作。,摩擦系數(shù)低，使用溫度范圍廣,(,-

15、,60300,),，但遇水性能下降。,摩擦系數(shù)低，只有石墨的一半。,使用方式,1.,調(diào)和在潤(rùn)滑油中；,2.,涂覆、燒結(jié)在摩擦表面形成覆蓋膜；,3.,混入金屬或塑料粉末中燒結(jié)成型。,其應(yīng)用日漸廣泛,廣西工學(xué)院專用 作者：潘存云教授,油性添加劑,種類,添加劑,為了改善潤(rùn)滑劑品質(zhì)和性能而添加的物質(zhì)。,二、添加劑,非極壓油,軟化溫度,t,/,摩擦系數(shù),f,含脂肪酸和極壓添加劑的油,含脂肪酸的油,含極壓添加劑的油,作用,提高油性、極壓性、延長(zhǎng)使用壽命、改善性能。,極壓添加劑,分散凈化劑,消泡添加劑,抗氧化添加劑,降凝劑,增粘劑,廣西工學(xué)院專用 作者：潘存云教授,潘存云教授研制,潘存云教授研制,潘存云教授

16、研制,潤(rùn)滑油潤(rùn)滑在工程中的應(yīng)用最普遍，其供油方式有：,三、潤(rùn)滑方法,潤(rùn)滑方式,人工給油,油杯滴油,浸油潤(rùn)滑、飛濺給油,用油泵強(qiáng)制潤(rùn)滑和冷卻,低速傳動(dòng),高速傳動(dòng),甩油環(huán),噴油潤(rùn)滑,油泵,冷卻器,滴油潤(rùn)滑,浸油潤(rùn)滑,飛濺潤(rùn)滑,廣西工學(xué)院專用 作者：潘存云教授,潘存云教授研制,潘存云教授研制,潘存云教授研制,針閥式油杯,旋蓋式油杯,脂用,潘存云教授研制,壓注式油杯,彈簧蓋油杯,四、潤(rùn)滑裝置,1.,油杯,廣西工學(xué)院專用 作者：潘存云教授,潘存云教授研制,潘存云教授研制,2.,油環(huán),廣西工學(xué)院專用 作者：潘存云教授,潘存云教授研制,潘存云教授研制,潘存云教授研制,一、流體動(dòng)力潤(rùn)滑,F,F,F,F,先分析平行板的情況。板,B,靜止，板,A,以速度向左運(yùn)動(dòng)，板間充滿潤(rùn)滑油，無(wú)載荷時(shí)，液體各層的速度呈三角形分布，近油量與處油量相等，板,A,不會(huì)下沉。但若板,A,有載荷時(shí)，油向兩邊擠出，板,A,逐漸下沉，直到與,B,板接觸。,v,F,4-4,流體潤(rùn)滑原理簡(jiǎn)介,流體動(dòng)力潤(rùn)滑是指兩個(gè)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的摩擦表面，借助于相對(duì)速度而產(chǎn)生的粘性流體膜將兩摩擦表面完全隔開(kāi)，由流體膜產(chǎn)生的壓力來(lái)平衡外載荷。,動(dòng)壓油膜,因