摩擦与磨损(精选)
摩擦、磨损和润滑
摩擦、磨损和润滑
§1 摩擦
在一定的压力下，表面间摩擦阻力的大小与两表面间的摩擦状态有密切关系，不同摩擦状态下，产生摩擦的物理机理是不同的。
一、摩擦状态
按摩擦状态，即表面接触情况和油膜厚度，可以将滑动摩擦分为四大类，干摩擦、边界摩擦（润滑）、液体摩擦（润滑）和混合摩擦（润滑），如图
所示。
1.干摩擦两摩擦表面间无任何润滑剂或保护膜的纯净金属接触时的摩
擦，称为干摩擦。
在工程实际中没有真正的干摩擦，因为暴露在大气中的任何零件的表面，不仅会因氧气而形成氧化膜，且或多或少也会被润滑油所湿润或受到"污染"，这时，其摩擦系数将显著降低。
在机械设计中，通常把不出现显著润滑的摩擦，当作干摩擦处理。
2.边界摩擦两摩擦表面各附有一层极薄的边界膜，两表面仍是凸峰接
触的摩擦状态称为边界摩擦。
与干摩擦相比，摩擦状态有很大改善，其摩擦和磨损程度取决于边界膜的性质、材料表面机械性能和表面形貌。
3.液体摩擦两摩擦表面完全被液体层隔开、表面凸峰不直接接触的摩
擦。
此种润滑状态亦称液体润滑，摩擦是在液体内部的分子之间进行，故摩擦系数极小。
这时的摩擦规律已有了根本的变化，与干摩擦完全不同。
关于液体摩擦（液体润滑）的问题，将在滑动轴承中进一步讨论。
4.混合摩擦两表面间同时存在干摩擦、边界摩擦和液体摩擦的状态称
为混合摩擦。
二、干摩擦理论
干摩擦理论主要有：
（1）。
摩擦、磨损和润滑
摩擦、磨损和润滑§1 摩擦在一定的压力下，表面间摩擦阻力的大小与两表面间的摩擦状态有密切关系，不同摩擦状态下，产生摩擦的物理机理是不同的。
一、摩擦状态按摩擦状态，即表面接触情况和油膜厚度，可以将滑动摩擦分为四大类，干摩擦、边界摩擦（润滑）、液体摩擦（润滑）和混合摩擦（润滑），如图所示。
1.干摩擦两摩擦表面间无任何润滑剂或保护膜的纯净金属接触时的摩擦，称为干摩擦。
在工程实际中没有真正的干摩擦，因为暴露在大气中的任何零件的表面，不仅会因氧气而形成氧化膜，且或多或少也会被润滑油所湿润或受到"污染"，这时，其摩擦系数将显著降低。
在机械设计中，通常把不出现显著润滑的摩擦，当作干摩擦处理。
2.边界摩擦两摩擦表面各附有一层极薄的边界膜，两表面仍是凸峰接触的摩擦状态称为边界摩擦。
与干摩擦相比，摩擦状态有很大改善，其摩擦和磨损程度取决于边界膜的性质、材料表面机械性能和表面形貌。
3.液体摩擦两摩擦表面完全被液体层隔开、表面凸峰不直接接触的摩擦。
此种润滑状态亦称液体润滑，摩擦是在液体内部的分子之间进行，故摩擦系数极小。
这时的摩擦规律已有了根本的变化，与干摩擦完全不同。
关于液体摩擦（液体润滑）的问题，将在滑动轴承中进一步讨论。
4.混合摩擦两表面间同时存在干摩擦、边界摩擦和液体摩擦的状态称为混合摩擦。
二、干摩擦理论干摩擦理论主要有：（1）机械理论认为摩擦力是两表面凸峰的机械啮合力的总和，因而可解释为什么表面愈粗糙，摩擦力愈大；（2）和表面分子相互吸引分子-机械理论认为摩擦力是由表面凸峰间的机械啮合力F1两部分组成，因而这一理论可解释为什么当接触表面光滑时，摩擦力也会力F2很大。
但上述两种理论不能解释能量是如何被消耗的；（3）粘着理论；（4）能量理论等。
a) 结点b) 界面剪切c) 软金属剪切a) 结点b) 界面剪切c) 软金属剪切大量的试验表明，工程表面的实际接触面积约为名义接触面积的10-2～10-3，这样接触区压力很高，使材料发生塑性变形，表面污染膜遭到破坏，从而使基体金属发生粘着现象，形成冷焊结点（如图a 所示）。
《摩擦磨损润滑》PPT课件
y
25.12.2020
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21
A、动力粘度
单位：Pa·S（国际），N·s/m2（C.G.S）
B、运动粘度
单位：m2/s
＝／ ——流体密度 C、条件粘度E
单位：°Et
25.12.2020
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干摩擦(dry friction)——不加任何添加剂的摩擦， 这种摩擦事实上不存在，因为两表面间总有 油污、氧化膜等，所以，一般以不是有意加 添加剂的摩擦。
25.12.2020
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3
流体摩擦（fluid friction）——摩擦表面被一层 流体隔开，摩擦性质取决于流体内部分子间 粘性阻力的摩擦；
25.12.2020
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1
润滑（lubrication）——摩擦界面添加介质（油、 脂等），以减小摩擦、磨损，降低材料消耗， 保证机器可靠工作的现象。
摩擦学（tribology）——研究有关摩擦、磨损、 润滑的一门科学和技术。
二、摩擦
1、分类 ① 按物体是否有运动分 静摩擦（statical friction）——仅有相对滑动趋
摩擦副接触只是部分峰顶接触
真实接触面积Ar很小
接触点达到塑性流动 接触点被冷焊在一起
f Ff B Fn sy
分开结点的力就是摩擦力：Ff＝ArτB
25.12.2020
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6
② 修正粘着理论 接触区域同时存在压应力和切应力，材料的屈 服极限必须由复合应力来确定
Fn的作用
Ari
切向力Ff
影响因素： 微粒与固体表面的摩擦系数； 微粒的冲击速度； 微粒冲击速度的方向与固体表面所夹角。
⑥ 微动磨损（fretting wear） 紧联接表面在循环变应力、振动、接触面产生 的弹性变形差异等引起的磨损。
机械设计中的摩擦与磨损的分析与优化
机械设计中的摩擦与磨损的分析与优化摩擦与磨损是机械运动中常见的现象，不仅影响机械设备的寿命和性能，还可能导致设备故障和生产事故。
因此，在机械设计中，深入分析摩擦与磨损，并进行相应的优化是非常重要的。
一、摩擦的分析与优化摩擦是物体表面相对运动时发生的阻力，主要由表面间的粗糙度、物质的性质、接触面积和润滑条件等因素决定。
为了减少摩擦损失和能量消耗，在机械设计中，需要通过优化设计来降低摩擦。
一方面，合适的润滑剂和润滑方式对摩擦的控制非常重要。
例如，润滑油可以在摩擦表面形成一层润滑膜，减少直接接触，起到降低摩擦和磨损的效果。
另外，涂覆固体润滑剂如聚四氟乙烯（PTFE）和润滑脂等也能有效地减少摩擦。
在机械设计中，根据具体应用场景选择合适的润滑方式和润滑剂，可以显著减小摩擦。
另一方面，优化材料和表面处理也能减少摩擦。
为了降低表面粗糙度，可以采用精密加工和研磨技术，使接触表面更加光滑。
此外，表面涂覆改性材料或使用涂层工艺，如硬质合金、硫化镍等，也可减少摩擦，提高表面硬度和耐磨性。
通过优化材料和表面处理方法，可以有效降低机械部件之间的摩擦损失。
二、磨损的分析与优化磨损是材料表面由于相对运动而失去原有性能的过程，主要分为磨粒磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损等。
磨损不仅会降低机械设备的工作效率，还可能导致设备故障和事故发生。
因此，在机械设计中，磨损的分析与优化是必要的。
针对不同的磨损类型，可以采取不同的优化措施。
磨粒磨损是由于表面颗粒的相对运动而引起的，可以通过提高材料的硬度、使用陶瓷材料或采取合适的表面处理来减少磨粒的产生和磨损程度。
疲劳磨损是由于长时间的往复运动而引起的，可以通过优化设计、改变接触方式、增加润滑剂等方式来减少磨损的发生。
腐蚀磨损主要是由于介质中存在腐蚀介质而引起的，可以通过选择抗腐蚀性能好的材料或采取防腐措施来降低磨损。
此外，磨损的监测和预测也是非常重要的。
通过实验和数值模拟等手段，对机械部件进行磨损的状态和行为进行分析，可以提前预测磨损的趋势和程度，从而采取相应的优化措施，延长机械设备的使用寿命。
材料摩擦磨损ppt课件
例如，硬脂酸的熔点是69℃，而这种金属
皂膜的熔点约为120℃。因此，这种化学吸附膜
作为润滑剂，可以在中等裁荷、中等温度及中
等滑动速度下使用。
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硬脂酸化学吸附
吸附结果是表面上形成了一层硬脂酸“金属皂
膜”
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化学反应
物理吸附无需活化能，在任何温度下都会以一定的
速率，即以使吸附物布满固体表面的速率发生物理吸附。
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表面化学反应
表面化学反应是指吸附质与固体表面相互作用形成 了一种新的化合物。这时无论是吸附质还是吸附剂的特 性都发生了根本变化。
金属表面特别是多晶体金属表面往往包含有很多 缺陷：晶界、位错、台阶等，这些部位能量高，氧化 也就往往从这些高能位置开始，一直到将表面覆盖。
E(r)4ab12b6 r r
ＱP 表示吸附能（吸附热），r0 中吸附分子在平
衡时离开表面的距离 。
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化学吸附
化学吸附，在吸附剂和吸附 物的原子或分子间发生电子 的转移，改变了吸附分子的 结构。
按照吸附过程中电子转移 的程度，化学吸附还可以 分为，离子吸附和化学键 吸附。在化学吸附中，吸 附剂和吸附物分子或原子 之间的作用力，主要是静 电库仑力。
面缺由陷于：界晶面体特的殊缺的陷结若构主和要界是面沿能二量维，方使向得伸界展面开有来许， 而多在与另晶体一内维部方不向同上的的性尺质寸。变例化如相，对界地面甚的小扩，散则、称界为面面 缺吸陷附。、界各面种腐界蚀面、如界晶面体与表位面错、的晶相界互、作亚用晶等界，及并相对界材等 都料是的面机缺械陷性，能它（们强通度常、只韧有性一）个以至及几对个变原形子、层再厚结。晶和 相变过程等都有重要影响。
《摩擦磨损与润滑》课件
介绍液态润滑的原理和优势。
常见的润滑方式与方法
干润滑
讨论干润滑的方式和适用场景。
液体润滑
介绍液体润滑的种类和特点。
固体润滑
探讨固体润滑剂的使用和效果。
摩擦磨损与润滑的应用领域
工业制造
展示摩擦磨损与润滑在工业制造过程中的应用。
交通运输
探讨摩擦磨损对交通运输系统的影响。
日常生活
介绍摩擦磨损与润滑在日常生活中的应用案例。
《摩擦磨损与润滑》PPT 课件
在这个《摩擦磨损与润滑》PPT课件中，将介绍摩擦与磨损的概念、原理与分 类，磨损的类型与机理，以及润滑的基本原理。还会探讨常见的润滑方式与 方法，以及摩擦磨损与润滑的应用领域。最后对内容进行总结并展望未来。
摩擦与磨损的概念介绍
摩擦现象
介绍摩擦的概念和基本原理。
磨损分类
总结与展望
• 总结摩擦与磨损的基本概念和润滑的基本原理。 • 展望未来摩擦磨损与润滑领域的发展趋势。
探讨不同类型的磨损以及其原因。
磨损的类型与机理
磨粒磨损
解释粒子间的相互作用和磨粒 磨损的机理。
接触疲劳
讨论因重复接触而导致的磨损 形式。
表面疲劳
介绍因表面材料疲劳而引起的 磨损现象。
润滑的基本原理
1
分子薄膜润滑Biblioteka 揭示由分子薄膜形成的润滑原理。
2
润滑剂作用
探讨润滑剂是如何减少摩擦和磨损的。
3
液态润滑
摩擦磨损文献总结
表面呈现明显的犁沟,磨损机理以犁削磨损为主. 这是由于TiN薄膜硬度大大超过GCr15钢球硬度,且多弧镀TiN薄膜表面微观凸凹不平,在摩擦切向力作用下对钢球产生犁削磨损.这说明磨损主要发生在对磨钢球上,磨屑主要为Fe的氧化物,这层氧化物对TiN薄膜有一定的隔离保护作用经磨球反复挤压后与TiN表层有较好的黏着性,进而替代TiN薄膜,与磨球形成摩擦接触面. 随着稳定、均匀的转移层的逐渐形成,摩擦系数趋于稳定[ 6 ]摩擦切向力增大,容易使硬质TiN磨粒脱落,犁削作用和颗粒磨损的增强导致摩擦系数增大. 与此同时应力增大使接触面积变大,摩擦系数相应提高.高速下涂层有较好的减磨抗磨作用涂层磨损的原因为粘着磨损、氧化磨损及扩散磨损几类涂层在与Si3N4对磨时，只有TiN涂层未从基体上剥落以前的研究表明[19-20]，TiOx在摩擦过程中起到了润滑剂的作用；所以当温度到达400°时，在摩擦轨迹上形成的Ti的氧化物使得摩擦系数降低。
这是因为在摩擦轨迹上形成的Cr的氧化物减轻了摩擦表面光滑平整，相当于抛光磨损抛光磨损机制、破损和剥离是TiCN 图层的主要磨损机制从基体剥落涂层中的气孔摩擦层是由氧化铬摩擦碎片经挤压在摩擦轨迹上粘接形成在室温下，对磨面光滑，在TiN涂层轨迹上发现了含有Si和O的摩擦层，金相学观察表明在25°时涂层发生磨料磨损伴随着Si3N4的化学分解TiN涂层的表面粗糙，产生了很深的中央凹槽TiOx的形成起到了润滑的作用，因此摩擦系数下降高的接触面温度源于较高的滑动速度和载荷产生的摩擦热。
这种环境下引起的涂层和基体之间的热应力失配，界面应力的变化、基体的塑性流动都是涂层失效的原因在25°摩擦时，两摩擦表面平整光滑，涂层未发生破损。
在涂层的表面有很薄的一层转移层，经分析这是由于相对较软的Si3N4发生了摩擦化学分解后形成的。
Si3N4经化学分解后形成的氧化膜在摩擦的过程中会与氧和水继续反应。
摩擦与磨损英文ppt 1
世界名人的智商
意大利物理学家伽利略：180以上 英国物理学家牛顿：190 奥地利音乐家莫扎特：165 德国科学家爱因斯坦：160左右 微软创始人比尔·盖茨：160以上 英国理论物理学家霍金：140 意大利文艺复兴时期艺术家达芬 奇：200以上
Smile of Mona Lisa
z 1470年，首先认识到摩擦 力与载荷成正比而与名义 接触面积无关。 z 1699年，法国物理学家阿 芒顿再次发现摩擦定律。 z 库仑补充了第三定律。
Tyre: Friction and wear between tyre and ground.
Engine: Friction and wear between piston and cylinder.
Brake: Friction and wear between brake and disc.
1.2 Historical development
Beginning about 1920, interest began to revive in the adhesion hypothesis.
Hardy (1919) and Tomlinson (1929). Langmuir and others( Suits 1921) 粘着假设 the science of surface chemistry Holm (1938)--the properties of electric contacts Bowden and Tabor (1942)--the metal-cutting process Ernst and Merchant (1940)--surface chemistry
Examples of friction and wear
摩擦磨损优秀PPT文档
机油：动物油、植物油 润滑油 矿物油：来源充足、价格低廉、用途广。
化学合成油
◆主要性能指标：
粘度—表征液体流动的内摩擦性能；
润滑性（油性）：润滑性是指润滑油中极性分 子与金属表面吸附形成一层边界油膜，以减小 摩擦和磨损损性能。
§4-3 润滑剂、添加剂和润滑装置
极压性：极压性能是润滑油中加入硫、氯、磷的有机极性 化合物事，油中极性分子在金属表面生成抗磨、耐高压的 化学反应边界发出闪光时的最低温度，称为油的闪点。
◆混合摩擦：摩擦面间同时存在着边界摩擦和流体摩擦的 混合状态。
混合摩擦
§4-2 磨损
一、磨损过程 磨损大致分为三个阶段：
1、磨合阶段 2、稳定磨损阶段 3、剧烈磨损阶段
磨 损 量
磨合阶段 稳定磨损阶段
剧烈磨损阶段
二、磨损种类 按磨损机理分为以下几种： 1、粘附磨损（胶合磨损）
§4-2 磨损
2、疲劳磨损（点蚀）
3、磨粒磨损
§4-2 磨损
4、腐蚀磨损：在摩擦过程中，与周围介质发生化学反应 或电化学反应的磨损。 5、流体磨粒磨损和流体侵蚀磨损（冲蚀磨损）
闪点：油在标准仪器中加热蒸发出的油汽，一遇火焰即能发出闪光时的最低温度，称为油的闪点。 钙基润滑脂：良好抗水性、但耐热能力差，工作温度不宜超过55～65 ℃。
主要性能指标：
◆锥入度（稠度）：重的标准锥体，于25℃恒温下， 由润滑脂表面经5s后刺入的深度。
◆滴点：在规定的加热条件下，润滑脂从标准测量杯 的孔口滴下第一滴时的温度叫润滑脂的滴点。
滴点决了润滑油的工作温度。
选择润滑脂品种的一般原则： ◆压力高和滑动速度低时，选用针入度小品种。 ◆滴点一般较轴承的工作温度高20℃~30℃，以免工作 时润滑剂过多地流失。 ◆潮湿环境下，应选用钙基或铝基润滑脂。
4 第四章 摩擦、磨损及润滑概述
5. 混合摩擦（mixed friction） 两个摩擦面间有些部位呈现干摩擦，有些部位 呈现边界摩擦，有些部位呈现液体摩擦，这种 状态称为混合摩擦。摩擦系数不稳定。
第四章 摩擦、磨损及润滑概述
第四章 摩擦磨损及润滑概述
一、基本概念
摩擦（friction）
摩擦力 （friction force）
正压力N
v
切向力F
磨损（wear） ——摩擦时，摩擦表面材质损失或转移的现象
润滑（lubrication）——摩擦面添加介质（油、脂 等），以减小摩擦、磨损，降低材料消耗， 保证机器可靠工作的现象。
是层流，各层之间存在相对滑移，各层界面上就有剪
切力：
τ
=
-
η
∂u ∂y
∂u ∂ y —— 流体延运动方向的速度梯度
A. 动力粘度η
单位：Pa·s（国际），P (泊)（绝对单位）
B. 运 动 粘 度 ν
ν
η ρ
ρ—流体密度
单位：m2/s（国际），St (斯)（绝对单位）
C.条 件 粘 度 ηE 单位：ºEt（恩氏度）
② 油性 物理吸附膜，化学吸附膜
③ 极压性 化学反应膜。
④ 氧化稳定性 润滑油抗氧化的能力。
⑤ 闪点（flash point） 衡量易燃性的指标，高温下工作很重要。
⑥ 凝固点（solidifying point） 衡量低温下工作的性能。
（2）润滑脂（grease）
钙基润滑脂 纳基润滑脂 锂基润滑脂 铝基润滑脂 ① 针入度（penetration ） 衡量脂的稠密程度，针入度小，承载能力大。 ② 滴点（drop point） 衡量润滑脂的耐高温能力。