摩擦系数-时间曲线-纯润滑油
摩擦.磨损.润滑及润滑剂概论
第一章摩擦.磨损.润滑及润滑剂概论摩擦、磨损、润滑的种类及其基本性质│润滑剂及其基本性能指标│润滑剂的种类一、摩擦.磨损.润滑的种类及其基本性质摩擦、磨损、润滑是一种古老的技术，但一直未成为一种独立的学科。
1964年英国以乔斯特（Jost）为首的一个小组，受英国科研与教育部的委托，调查了润滑方面的科研与教育状况及工业在这方面的需求。
于1966年提出了一项调查报告。
这项报告提到，通过充分运用摩擦学的原理与知识，就可以使英国工业每年节约510,000,000英镑，相当于英国国民生产总值的1%。
这项报告引起了英国政府和工业部门的重视，同年英国开始将摩擦、磨损、润滑及有关的科学技术归并为一门新学科--摩擦学（Tribology）。
摩擦学是研究相互作用、相互运动表面的科学技术，也可以说是有关摩擦、磨损及润滑的科学与技术统称为摩擦学（Tribology）。
科学地控制摩擦，中国每年可节省400亿人民币。
故改善润滑、控制摩擦，就能为我们带来巨大的经济利益。
中国工程院咨询研究项目《摩擦学科学及工程应用现状与发展战略研究》调查显示，2006年全国消耗在摩擦、磨损和润滑方面的资金估计为9500亿元，其中如果正确运用摩擦学知识可以节省人民币估计可达到3270亿元，占国内生产总值GDP的1.55%。
美国机械工程学会在《依靠摩擦润滑节能策略》一书中提出，美国每年从润滑方面获得的经济效益达6000亿美元。
1986年，中国的《全国摩擦学工业应用调查报告》指出，根据对我国冶金、石油、煤炭、铁道运输、机械五大行业的调查，经过初步统计和测算，应用已有的摩擦学知识，每年可以节约37.8亿元左右，约占生产总值（5个行业1984年的可计算部分）的2.5%。
润滑油的支出仅是设备维修费用的2%～3%。
实践证明，设备出厂后的运转寿命绝大程度取决于润滑条件。
80%的零件损坏是由于异常磨损引起的，60%的设备故障由于不良润滑引起。
中国每1000美元产值消耗一次性能源（折合石油）为日本的5.6倍，电力为日本的2.77倍，润滑油耗量为日本的3.79倍。
第一章 摩擦学基础知识(润滑)
三、润滑脂及其主要性能 • 组成：基础油+稠化剂+添加剂+澎润土 • 润滑脂的性能指标主要有针入度、滴点、析 油量、机械杂质、灰分、水分等
1）针入度 软硬程度 H(mm)/0.1
h
阻力大小、流动性强弱
标准锥体，150g，25 ℃ ，5s
2）滴点----固体 流体的温度转折点，表示耐热性 3）防水性能； 4）静音性能； 5）种类 A)钙基脂：抗水，适于轻中重载荷； B)钠基脂：高温，但不抗水； C)锂基脂：多用途，最好； D)铝基脂：高度耐水性，航运机械 E)其它特种润滑脂（特种合成油、添加剂、 稠化剂等）
五、添加剂 • 作用越来越大，在润滑脂、合成油中不加添加剂，
六、对润滑剂的要求
较低的摩擦系数 良好的吸附和渗入能力 有一定的黏度 有较高的纯度和抗氧化性 没有腐蚀性 有良好的导热性和较大的热容量
七、润滑装置 单体供油装置 油壶， 油杯，
油枪
油杯
压配式油杯
滴油式油杯
油芯式油杯
油环
油链
• 集中供油装置 a) 简单的少数点位集中供油 b) 设备中心、车间及工厂级集中供油 泵站+(稳压+冷却)+过滤+分配器+工位润滑
η t = η0 ( t0 / t )
m
2、润滑油的粘压特性
• 粘度和压力的关系近 似表示为:
η = η0 e
ap
粘温关系曲线
3、油性—反映在摩擦表面的吸附性能 油性 （边界润滑和粗糙表面尤其重要） 4、闪点—瞬时燃烧和碳化的温度； 闪点 燃点—长时间连续燃烧的温度（高温性能）； ； 燃点 5、凝点—冷却，由液体转变为不能流动的临界 凝点 温度； (低温启动性能) 6、极压性（EP）, 在重压下表面膜破裂的最大 极压性（EP） 接触载荷，用PB表示，(极限载荷） 7、酸值—限制润滑剂变质后对表面的腐蚀 酸值
边界摩擦和润滑化学作用
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（3）氯系极压剂
• 主要品种：含氯29～72％的氯化石蜡等。 • 性能特点：反应活性较高，摩擦系数较小，在极 压条件下可起润滑作用。但遇水即分解HCl，引 起金属腐蚀。 • 作用机理： • ① 有机氯化合物在摩擦下，在金属表面与铁反应 形成氯化亚铁保护膜（层状结构） →而达到减摩 抗磨的作用。 • 而且， 前述各种抗磨极压剂的载荷能力排序如下： 氯系<磷系<硫系
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固体润滑添加剂作用机理：
• 将纳米技术应用于润滑领域，使 固体润滑添加剂的颗粒达到纳米 级，是解决现有添加剂存在问题 的一个有效的方法。 • (1)纳米材料粉末近似为球形，它 们起类似“微型球轴承” 的作用， 从而提高了摩擦副表面的润滑性 能(如图3a） 。 • (2)在重载和高温条件下，两摩擦 表面间的颗粒被压平，形成一滑 动系，降低了摩擦和磨损。 图3 纳米材料润滑作用模型
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（6）纳米固体型抗磨极压剂－研究热点和发展方向
• 主要品种：一类是具有层状结构的物质，
如石墨、二 硫化钼和氮化硼等 另一类是以胶体硼酸盐、聚四氟乙烯和稀 土化合物。第三类是软金属如铅、铜等。
• 性能特点：固体润滑添加剂有着优良的抗
磨减摩性能，同时较好地解决了有机化合 物添加剂的环保和腐蚀问题，但在使用过 程中的一个最大困难就是它们在润滑油中 的分散稳定性。
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（2）磷系抗磨极压剂
• 主要品种：磷酸酯（二苯基磷酸酯）、亚磷酸酯、 次膦酸酯、氨基磷酸盐、磷酸酯胺盐等。 • 性能特点：吸附能力强，反应活性高，抗擦伤性 能和抗烧结作用大。但也可能引起腐蚀反应。 • 作用机理：① 有机磷化合物先吸附在金属表面上 →② 在摩擦下，分解和水解 →③ 摩擦反应形成 无机亚磷酸铁保护膜 →而达到抗磨损的作用。 • 而且， 各种磷系抗磨极压剂的性能排序如下： • 次膦酸酯<磷酸酯<氨基磷酸盐<磷酸酯胺盐
各种材料摩擦系数表
各种材料摩擦系数表摩擦系数是指两表面间的摩擦力和作用在其一表面上的垂直力之比值。
它是和表面的粗糙度有关，而和接触面积的大小无关。
依运动的性质，它可分为动摩擦系数和静摩擦系数。
现综合具体各种材料摩擦系数表格如下。
注:表中摩擦系数是试验值,只能作近似参考固体润滑材料固体润滑材料是利用固体粉末、薄膜或某些整体材料来减少两承载表面间的摩擦磨损作用的材料。
在固体润滑过程中，固体润滑材料和周围介质要与摩擦表面发生物理、化学反应生成固体润滑膜，降低摩擦磨损。
中文名固体润滑材料采用材料固体粉末、薄膜等作用减少摩擦磨损使用物件齿轮、轴承等目录1.1基本性能2.2使用方法3.3常用材料基本性能1)与摩擦表面能牢固地附着，有保护表面功能固体润滑剂应具有良好的成膜能力，能与摩擦表面形成牢固的化学吸附膜或物理吸附膜，在表面附着，防止相对运动表面之间产生严重的熔焊或金属的相互转移。
2)抗剪强度较低固体润滑剂具有较低的抗剪强度，这样才能使摩擦副的摩擦系数小，功率损耗低，温度上升小。
而且其抗剪强度应在宽温度范围内不发生变化，使其应用领域较广。
3)稳定性好，包括物理热稳定，化学热稳定和时效稳定，不产生腐蚀及其他有害的作用物理热稳定是指在没有活性物质参与下，温度改变不会引起相变或晶格的各种变化，因此不致于引起抗剪强度的变化，导致固体的摩擦性能改变。
化学热稳定是指在各种活性介质中温度的变化不会引起强烈的化学反应。
要求固体润滑剂物理和化学热稳定，是考虑到高温、超低温以及在化学介质中使用时性能不会发生太大变化，而时效稳定是指要求固体润滑剂长期放置不变质，以便长期使用。
此外还要求它对轴承和有关部件无腐蚀性、对人畜无毒害，不污染环境等。
4)要求固体润滑剂有较高的承载能力因为固体润滑剂往往应用于严酷工况与环境条件如低速高负荷下使用，所以要求它具有较高的承载能力，又要容易剪切。
使用方法1)作成整体零件使用某些工程塑料如聚四氟乙烯、聚缩醛、聚甲醛、聚碳酸脂、聚酰胺、聚砜、聚酰亚胺、氯化聚醚、聚苯硫醚和聚对苯二甲酸酯等的摩擦系数较低，成形加工性和化学稳定性好，电绝缘性优良，抗冲击能力强，可以制成整体零部件，若采用环璃纤维、金属纤维、石墨纤维、硼纤维等对这些塑料增强，综合性能更好，使用得较多的有齿轮、轴承、导轨、凸轮、滚动轴承保持架等。
摩擦磨损及润滑概述.ppt
L-AN68 61.2~74.8 -10 190
L-AN100 90~110
0
210
汽轮机油 L-TSA32 28.8~35.2 -7
180
中G国地B质大1学1专1用20-89 L-TSA46 41.4~50.6
用于重型机床导轨、 矿山机械的润滑
用于汽轮机、发电机等 高速高负荷轴承和各种 小型液体润滑轴作承者： 潘存云教授
▲ “机械－分子说” 两种作用均有
二、摩擦的分类
内 摩 擦——在物质的内部发生的阻碍分子之间相对 运动的现象。
外 摩 擦——在相对运动的物体表面间发生的相互阻 碍作用现象。
静 摩 擦——仅有相对运动趋势时的摩擦。
动 摩 擦——在相对运动进行中的摩擦。
滑动摩擦——物体表面间的运动形式是相对滑动。
滚动摩擦——物体表面间的运动形式是相对滚动。
v
摩擦和流体摩擦的混合状态。混合摩擦
能有效降低摩擦阻力，其摩擦系数比边
潘存云教授研制
界摩擦时要小得多。
边界摩擦和混合摩擦在 工程实际中很难区分，常统 称为不完全液体摩擦。
边界摩擦 f
混合摩擦
在一般机器中，处于后三种情况的混合状态。
称无量纲参数ηn/p为轴承特 性数。 η-动力粘度，p-压强 ，n-每秒转数
节省能源； 观进入微观，由静态进入动态，由定性进入定量，成 为系统综合研究的领域。
减少磨损
降低设备维修次数和费用，节省制造零
件及其所需材料的费用。
中国地质大学专用
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
作者： 潘存云教授
§4-1 摩 擦
一、摩擦的机理
▲ “机械说” ——摩擦原因是表面微凸体的相互阻碍作用
▲ “分子说” ——摩擦原因是表面材料分子间的吸力作用
各种材料摩擦系数表
各种材料摩擦系数表摩擦系数是指两表面间的摩擦力和作用在其一表面上的垂直力之比值.它是和表面的粗糙度有关,而和接触面积的大小无关。
依运动的性质，它可分为动摩擦系数和静摩擦系数.现综合具体各种材料摩擦系数表格如下。
注:表中摩擦系数是试验值，只能作近似参考固体润滑材料固体润滑材料是利用固体粉末、薄膜或某些整体材料来减少两承载表面间的摩擦磨损作用的材料。
在固体润滑过程中，固体润滑材料和周围介质要与摩擦表面发生物理、化学反应生成固体润滑膜,降低摩擦磨损。
中文名固体润滑材料采用材料固体粉末、薄膜等作用减少摩擦磨损使用物件齿轮、轴承等目录1.1基本性能2.2使用方法3.3常用材料基本性能1)与摩擦表面能牢固地附着，有保护表面功能固体润滑剂应具有良好的成膜能力，能与摩擦表面形成牢固的化学吸附膜或物理吸附膜，在表面附着，防止相对运动表面之间产生严重的熔焊或金属的相互转移。
2)抗剪强度较低固体润滑剂具有较低的抗剪强度，这样才能使摩擦副的摩擦系数小，功率损耗低,温度上升小。
而且其抗剪强度应在宽温度范围内不发生变化,使其应用领域较广.3)稳定性好，包括物理热稳定，化学热稳定和时效稳定，不产生腐蚀及其他有害的作用物理热稳定是指在没有活性物质参与下，温度改变不会引起相变或晶格的各种变化,因此不致于引起抗剪强度的变化,导致固体的摩擦性能改变。
化学热稳定是指在各种活性介质中温度的变化不会引起强烈的化学反应。
要求固体润滑剂物理和化学热稳定，是考虑到高温、超低温以及在化学介质中使用时性能不会发生太大变化,而时效稳定是指要求固体润滑剂长期放置不变质,以便长期使用。
此外还要求它对轴承和有关部件无腐蚀性、对人畜无毒害，不污染环境等。
4）要求固体润滑剂有较高的承载能力因为固体润滑剂往往应用于严酷工况与环境条件如低速高负荷下使用，所以要求它具有较高的承载能力，又要容易剪切。
使用方法1）作成整体零件使用某些工程塑料如聚四氟乙烯、聚缩醛、聚甲醛、聚碳酸脂、聚酰胺、聚砜、聚酰亚胺、氯化聚醚、聚苯硫醚和聚对苯二甲酸酯等的摩擦系数较低，成形加工性和化学稳定性好,电绝缘性优良,抗冲击能力强，可以制成整体零部件，若采用环璃纤维、金属纤维、石墨纤维、硼纤维等对这些塑料增强，综合性能更好，使用得较多的有齿轮、轴承、导轨、凸轮、滚动轴承保持架等。
各种材料摩擦系数表
各种材料摩擦系数表摩擦系数是指两表面间的摩擦力和作用在其一表面上的垂直力之比值。
它是和表面的粗糙度有关，而和接触面积的大小无关。
依运动的性质，它可分为动摩擦系数和静摩擦系数。
现综合具体各种材料摩擦系数表格如下。
注:表中摩擦系数是试验值,只能作近似参考固体润滑材料固体润滑材料是利用固体粉末、薄膜或某些整体材料来减少两承载表面间的摩擦磨损作用的材料。
在固体润滑过程中，固体润滑材料和周围介质要与摩擦表面发生物理、化学反应生成固体润滑膜，降低摩擦磨损。
中文名固体润滑材料采用材料固体粉末、薄膜等作用减少摩擦磨损使用物件齿轮、轴承等目录1.1基本性能2.2使用方法3.3常用材料基本性能1)与摩擦表面能牢固地附着，有保护表面功能固体润滑剂应具有良好的成膜能力，能与摩擦表面形成牢固的化学吸附膜或物理吸附膜，在表面附着，防止相对运动表面之间产生严重的熔焊或金属的相互转移。
2)抗剪强度较低固体润滑剂具有较低的抗剪强度，这样才能使摩擦副的摩擦系数小，功率损耗低，温度上升小。
而且其抗剪强度应在宽温度范围内不发生变化，使其应用领域较广。
3)稳定性好，包括物理热稳定，化学热稳定和时效稳定，不产生腐蚀及其他有害的作用物理热稳定是指在没有活性物质参与下，温度改变不会引起相变或晶格的各种变化，因此不致于引起抗剪强度的变化，导致固体的摩擦性能改变。
化学热稳定是指在各种活性介质中温度的变化不会引起强烈的化学反应。
要求固体润滑剂物理和化学热稳定，是考虑到高温、超低温以及在化学介质中使用时性能不会发生太大变化，而时效稳定是指要求固体润滑剂长期放置不变质，以便长期使用。
此外还要求它对轴承和有关部件无腐蚀性、对人畜无毒害，不污染环境等。
4)要求固体润滑剂有较高的承载能力因为固体润滑剂往往应用于严酷工况与环境条件如低速高负荷下使用，所以要求它具有较高的承载能力，又要容易剪切。
使用方法1)作成整体零件使用某些工程塑料如聚四氟乙烯、聚缩醛、聚甲醛、聚碳酸脂、聚酰胺、聚砜、聚酰亚胺、氯化聚醚、聚苯硫醚和聚对苯二甲酸酯等的摩擦系数较低，成形加工性和化学稳定性好，电绝缘性优良，抗冲击能力强，可以制成整体零部件，若采用环璃纤维、金属纤维、石墨纤维、硼纤维等对这些塑料增强，综合性能更好，使用得较多的有齿轮、轴承、导轨、凸轮、滚动轴承保持架等。
各种材料摩擦系数表
完美 WORD 格式 .整理各种材料摩擦系数表摩擦系数是指两表面间的摩擦力和作用在其一表面上的垂直力之比值。
它是和表面的粗糙度有关，而和接触面积的大小无关。
依运动的性质，它可分为动摩擦系数和静摩擦系数。
现综合具体各种材料摩擦系数表格如下。
摩擦系数材料 A 材料 B 干摩擦条件润滑摩擦条件静摩擦滑动摩擦静摩擦滑动摩擦铝铝 1.05-1.35 1.4 0.3铝低碳钢0.61 0.47制动材料铸铁0.4制动材料铸铁（湿）0.2黄铜铸铁0.3砌块木头0.6青铜铸铁0.22青铜钢0.16镉镉0.5 0.05镉低碳钢0.46铸铁铸铁 1.1 0.15 0.07 铸铁橡胶0.49 0.075铬铬0.41 0.34铜铸铁 1.05 0.29铜铜 1.0 0.08铜低碳钢0.53 0.36 0.18 铅铜合金钢0.22 -金刚石金刚石0.10.05 –0.1金刚石金属0.1 -0.15 0.1玻璃玻璃0.9 –0.40.1 –0.09-0.121.0 0.6玻璃金属0.5 –0.2 –0.7 0.3玻璃镍0.78 0.56石墨石墨0.1 0.1石墨钢0.1 0.1石墨（真空）石墨（真空）0.5 –0.8. 专业资料分享.完美 WORD 格式 .整理高硬碳高硬碳0.160.12 –0.14高硬碳钢0.140.11 –0.14铁铁 1.00.15 –0.2铅铸铁0.43皮革木材0.3 –0.4皮革金属（洁净）0.6 0.2皮革金属（潮湿）0.4皮革橡胶（平行纹理）0.61 0.52镁镁0.6 0.08镍镍0.7-1.1 0.53 0.28 0.12 镍低碳钢0.64; 0.178 尼龙尼龙0.15 –0.25橡胶橡胶（平行纹理）0.62 0.48橡胶橡胶（交叉纹理）0.54 0.32 0.072 铂铂 1.2 0.25有机玻璃有机玻璃0.8 0.8有机玻璃钢0.4 –0.4 –0.5 0.5聚苯乙烯聚苯乙烯0.5 0.5聚苯乙烯钢0.3-0.35 0.3-0.35聚乙烯钢0.2 0,2合成橡胶沥青（干）0.5-0.8合成橡胶沥青（湿）0.25-0.75合成橡胶混凝土 ( 干) 0.6-0.85合成橡胶混凝土 ( 湿) 0.45-0.75蓝宝石蓝宝石0.2 0.2 银银 1.4 0.55烧结青铜钢- 0.13固体粒子合成橡胶1.0 –-- 4.0钢铝族元素0.45钢黄铜0.35 0.19 . 专业资料分享.完美 WORD 格式 .整理低碳钢黄铜0.51 0.44低碳钢铸铁0.23 0.183 0.133 钢铸铁0.4 0.21钢铅铜合金0.22 0.16 0.145 硬质合金石墨0.21 0.09 钢石墨0.1 0.1低碳钢铅0.95 0.95 0.5 0.3低碳钢磷族元素化合物0.34 0.173 钢磷族元素化合物0.35硬质合金聚乙烯0.2 0.2硬质合金聚苯乙烯0.3-0.35 0.3-0.35低碳钢低碳钢0.74 0.57 0.09-0.19硬质合金硬质合金0.78 0.420.050.029-0.12 -0.11钢镀锌钢0.5 0.45 - - 聚四氟乙烯钢0.04 0.04 0.04 聚四氟乙烯聚四氟乙烯0.04 0.04 0.04 锡铸铁0.32碳化钨碳化钨0.2-0,25 0.12碳化钨钢0.4 –0.08 –0.6 0.2碳化钨铜0.35碳化钨铁0.8木头木头（洁净）0.25 –0.5木头木头（湿）0.2木头金属（洁净）0.2-0.6木头金属（湿）0.2木头砌块0.6木头混凝土0.62锌锌0.6 0.04锌铸铁0.85 0.21摩擦系数材料 A 材料 B 干摩擦条件润滑摩擦条件静摩擦滑动摩擦静摩擦滑动摩擦注 :表中摩擦系数是试验值,只能作近似参考. 专业资料分享.固体润滑材料固体润滑材料是利用固体粉末、薄膜或某些整体材料来减少两承载表面间的摩擦磨损作用的材料。