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1、第四章摩擦磨損及潤滑概述摩擦(friction)——在正壓力作用下,相互接觸的兩物體受切向力作用而發(fā)生相對滑動(或有相對滑動趨勢)時,接觸面上產生阻礙滑動的阻力的現象。摩擦力(frictionforce)——摩擦時產生的阻力磨損(wear)——摩擦時,摩擦表面材質損失或轉移的現象。一、基本概念7/17/2021江西農大工學院摩擦磨損潤滑概述潤滑(lubrication)——摩擦界面添加介質(油、脂等),以減小摩擦、磨損,降低材料消耗,保證機器可靠工作的現象。摩擦學(tribology)——研究有關摩擦、磨損、潤
2、滑的一門科學和技術。二、摩擦1、分類①按物體是否有運動分靜摩擦(staticalfriction)——僅有相對滑動趨勢時的摩擦;7/17/2021江西農大工學院摩擦磨損潤滑概述動摩擦(kineticfriction)——有相對滑動的摩擦。②按運動形式分滑動摩擦(slidingfriction)——兩表面以相對滑動為主的摩擦;滾動摩擦(rollingfriction)——兩表面以滾動為主的摩擦。③按摩擦界面間的潤滑劑情況分干摩擦(dryfriction)——不加任何添加劑的摩擦,這種摩擦事實上不存在,因為兩表面間
3、總有油污、氧化膜等,所以,一般以不是有意加添加劑的摩擦。7/17/2021江西農大工學院摩擦磨損潤滑概述流體摩擦(fluidfriction)——摩擦表面被一層流體隔開,摩擦性質取決于流體內部分子間粘性阻力的摩擦;邊界摩擦(boundaryfriction)——兩摩擦表面被吸附在表面的邊界膜隔開,其性質取決于吸附膜性質的摩擦;混合摩擦(mixedfriction)——上述任何兩種及以上摩擦共存的摩擦。7/17/2021江西農大工學院摩擦磨損潤滑概述幾種摩擦的界限常以膜厚比來大致估計:式中:hmin——最小公稱油
4、膜厚度,?mRq1——接觸表面輪廓的均方根偏差,?mRq2——接觸表面輪廓的均方根偏差,?m?≤1,邊界摩擦;?=1~3,混合摩擦;?>3,流體摩擦7/17/2021江西農大工學院摩擦磨損潤滑概述2、干摩擦庫侖定律:Ff=fFn①簡單粘著理論1945年由鮑登(F?P.Bowden)等人提出摩擦副接觸只是部分峰頂接觸真實接觸面積Ar很小接觸點達到塑性流動接觸點被冷焊在一起分開結點的力就是摩擦力:Ff=ArτB7/17/2021江西農大工學院摩擦磨損潤滑概述②修正粘著理論接觸區(qū)域同時存在壓應力和切應力,材料的屈服極
5、限必須由復合應力來確定Fn的作用Ari切向力FfAri+ΔAri節(jié)點增長7/17/2021江西農大工學院摩擦磨損潤滑概述③分子吸引理論兩個界面接觸分子作用分子鍵力兩個界面發(fā)生相對運動剪斷分子鍵摩擦力7/17/2021江西農大工學院摩擦磨損潤滑概述④分子——機械理論摩擦力是摩擦面實際接觸區(qū)內的粘著作用和表面不平度凸峰的犁刨作用Fs——摩擦中的粘著分量(粘著阻力)Fp——摩擦中的機械分量(犁削阻力)pe——單位面積的犁溝力s——犁溝面積7/17/2021江西農大工學院摩擦磨損潤滑概述3、邊界摩擦①物理吸附膜f較低,
6、熔點低,只能在低速輕載下起潤滑作用。②化學吸附膜有較低的剪切強度,較高的熔點,能在較高的速度和載荷下起潤滑作用。7/17/2021江西農大工學院摩擦磨損潤滑概述③化學反應膜具有低的剪切強度和高的熔點,可在十分惡劣的條件下起潤滑作用。油性——物理吸附膜、化學吸附膜的潤滑性能極壓性——化學反應膜的潤滑性能。4、流體摩擦當潤滑油量多到一定程度,形成的油膜厚度大到超過能將兩個表面接觸的微凸體完全分開,此時,沒有金屬的直接接觸,潤滑性能取決于潤滑油本身的性質。7/17/2021江西農大工學院摩擦磨損潤滑概述5、混合摩擦隨
7、著摩擦面間油膜厚度的增大,表面微凸體直接接觸的數量在減少,而油膜承載能力的比重在加大,有些部位呈現干摩擦,有些部位呈現邊界摩擦,有些部位呈現液體摩擦,這種狀態(tài)稱為混合摩擦。三、磨損磨損:摩擦過程帶來了表面材料的喪失和轉移磨損可造成零件的失效,占總失效的70%——80%。7/17/2021江西農大工學院摩擦磨損潤滑概述磨損帶來的危害:①影響零件的運動質量;②改變了零件的尺寸;③降低了零件的可靠性。1、按磨損階段分①跑合(running-in)磨損階段跑合的目的:磨掉不平高峰,增大接觸面積,提高承載能力。磨合是逐漸
8、加載、逐漸提速的過程。穩(wěn)定磨損跑合磨損急劇磨損時間磨損量穩(wěn)定磨損跑合磨損急劇磨損時間磨損率7/17/2021江西農大工學院摩擦磨損潤滑概述②穩(wěn)定磨損階段磨損以平穩(wěn)而緩慢的速度進行,標志磨損條件保持相對穩(wěn)定。③急劇磨損階段經過穩(wěn)定磨損階段,零件工作到壽命期,磨損速度加快。設計或使用機器,要力求縮短磨合期、延長穩(wěn)定磨損期、推遲急劇磨損期的到來。7/17/2021江西農大工學院摩擦磨損潤滑概