摩擦与润滑报告.
摩擦与润滑基本知识
摩擦与润滑基本知识1. 摩擦产生的原因：当接触表面粗糙度较大时，接触表面凹凸不平处相互啮合，摩擦力的主要因素表现为机械啮合；当接触表面粗糙度较小时，两接触面的分子相互吸引，摩擦力的主要因素表现为表面分子的吸引力。
2. 根据物体的表面润滑程度，滑动摩擦可分为干摩擦、液体摩擦、界限摩擦、半液体和半干摩擦等。
2.1 干摩擦：在摩擦表面之间，完全没有润滑油和其他杂质，摩擦表面之间作相对运动时所产生的摩擦叫做干摩擦。
例如制动闸瓦与制动轮作相对运动时即产生干摩擦。
2.2 液体摩擦：在两个滑动摩擦表面之间，由于充满润滑剂，因而表面不发生直接接触，摩擦发生在润滑剂的内部，叫液体摩擦。
例如空气压缩机的主轴瓦。
2.3 界限摩擦：两个滑动摩擦表面之间由于润滑剂供应不足，无法建立液体摩擦，只能依靠润滑剂中的极性油分子在摩擦表面形成一层极薄的油膜，属于液体摩擦过渡到干摩擦的最后界限。
3. 零件磨损的主要形式：3.1 磨粒磨损：有硬质微粒进入摩擦表面间时，摩擦表面被硬粒切下或擦下切屑而形成的刮伤。
3.2 刮研磨损：由摩擦表面的微观不平度而发生的磨损，主要是较硬的一面对较软的一面形成切削。
3.3 点蚀磨损：表面上有重复的接触应力，在表面上引起微观裂痕，这些裂痕逐渐扩大，形成麻斑式的剥落。
3.4 胶合磨损：摩擦表面润滑油不足，当滑动速度较高、压强过大时，局部的摩擦变形热量和塑性变形热量，使较软的材料局部熔化，粘在另一表面上而被撕下来的磨损。
3.5 塑性变型：表面发生了塑性变形的一种摩擦。
3.6 金属表面的腐蚀：金属表面层氧化，变成松软多孔，易于脱落，丢失耐磨强度的状态。
实例一，摩擦的规律：同类纯金属间的摩擦因数比异类纯金属间和同类合金间的摩擦因数大得多。
4. 影响磨损的因素和减小磨损的途径4.1润滑：轴径与轴瓦建立液体摩擦的必要条件是a、合适的间隙配合，确保油膜形成；b润滑油充足，具备必要的压力和速度；c、轴径要有足够的转速；d、轴径与轴承配合表面的加工精度要适当；e、注油孔和油槽要设计在轴承承载区以外。
摩擦与润滑概述
润滑剂、添加剂和润滑方法 润滑剂、
一、润滑剂 动植物油、矿物油、合成油。 润滑油 ：动植物油、矿物油、合成油。 粘度是润滑油的主要质量指标，粘度值越高，油越稠，反之越稀； 粘度是润滑油的主要质量指标，粘度值越高，油越稠，反之越稀；
（ 粘度的种类有很多， 粘度的种类有很多，如：动力粘度、运动粘度、条件粘度等。 具体说明） 动力粘度、运动粘度、条件粘度等。 具体说明）
摩
三、 ４种滑动摩擦状态
摩 擦2
擦
１. 干摩擦是指表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属接触时的摩擦。 干摩擦是指表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属接触时的摩擦。 ２. 边界摩擦是指摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开，其摩擦性质取决 边界摩擦是指摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开， 于边界膜和表面的吸附性能时的摩擦。 于边界膜和表面的吸附性能时的摩擦。 ３．流体摩擦是指摩擦表面被流体膜隔开，摩擦性质取决于流体内部分子 流体摩擦是指摩擦表面被流体膜隔开， 间粘性阻力的摩擦。流体摩擦时的摩擦系数最小，且不会有磨损产生， 间粘性阻力的摩擦。流体摩擦时的摩擦系数最小，且不会有磨损产生，是 理想的摩擦状态。 理想的摩擦状态。
பைடு நூலகம்
摩
擦
摩 擦3
４．混合摩擦是指摩擦表面间处于边界摩擦和流体摩擦的混合状态。混 混合摩擦是指摩擦表面间处于边界摩擦和流体摩擦的混合状态。 合摩擦能有效降低摩擦阻力，其摩擦系数比边界摩擦时要小得多。 合摩擦能有效降低摩擦阻力，其摩擦系数比边界摩擦时要小得多。 边界摩擦和混合摩擦在工程实际中很难区分， 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。 摩擦。 随着科学技术的发展，关于摩擦学的研究已逐渐深入到微观研究 随着科学技术的发展， 领域，形成了微－纳米摩擦学理论，引发出许多新的概念， 领域，形成了微－纳米摩擦学理论，引发出许多新的概念，比如提出 了超润滑的概念等。从理论上讲，超润滑是实现摩擦系数为零的摩擦 了超润滑的概念等。从理论上讲， 状态，但在实际研究中，一般认为摩擦系数在0.001量级 或更低） 量级（ 状态，但在实际研究中，一般认为摩擦系数在0.001量级（或更低）的 摩擦状态即可认为属于超润滑。关于这方面的研究也是目前微－纳米 摩擦状态即可认为属于超润滑。关于这方面的研究也是目前微－ 摩擦学研究的一个重要方面。 摩擦学研究的一个重要方面。
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）。
机械设计第四章：摩擦、磨损与润滑概述
化学吸附膜（化学键）
度影响较大
反应膜:比较稳定
§4-1 摩擦
三、流体摩擦
流体摩擦：指运动副的摩擦表面被流体膜隔开（λ>3～4） 摩擦性质取决于流体内部分子间粘性阻力的摩擦。 摩擦系数最小（f=0.001-0.008），无磨损产生，是理想的 摩擦状态。
四、混合摩擦
混合摩擦：摩擦表面间处于边界摩擦和流体摩擦的混合状 态（=1～3） 。 混合摩擦能有效降低摩擦阻力，其摩擦系数比边界摩擦时 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。
汽车的磨合期如同运动员在参赛前的热身运动
目的:汽车磨合也叫走合。汽车磨合期是指新车
或大修后的初驶阶段。机体各部件机能适应环境的 能力得以调整提升。新车、大修车及装用大修发动 机的汽车在初期使用阶段都要经过磨合，以便相互 配合机件的磨擦表面进行吻合加工，从而顺利过渡
到正常使用状态。汽车磨合的优劣，会对汽车寿命、
滴油润滑、浸油润滑、飞溅润滑、喷油润滑、油雾润滑等 用于低速 用于高速
§4-3 润滑剂、添加剂和润滑办法
三、润滑方法
滴油润滑、浸油润滑、飞溅润滑、喷油润滑、油雾润滑等
用于低速
用于高速
浸油与飞溅润滑
喷油润滑
油脂润滑常用于运转速度较低的场合，将润滑脂涂抹于需润 滑的零件上。润滑脂还可以用于简单的密封。
思考题：
4—1 4—5 4—10 4—11
§4-1 摩擦
滑动摩擦分为：
干摩擦、边界摩擦、流体摩擦、混合摩擦
一、干摩擦 表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属接触时的摩擦。通 常将未经人为润滑的摩擦状态当作“干摩擦”处理。
§4-1 摩擦
二、边界摩擦
磨擦磨损及润滑课件.ppt
润滑脂的主要质量指标
1)锥(针)入度(或稠度)
指一个重1.5N的标准锥体，于25℃恒温下，由润滑脂表面经5s刺入的深度 (以 0.lmm计)。它标志着润滑脂内阻力的大小和流动性的强弱。锥入度愈小表明 润滑脂愈稠。
2)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。润滑脂的滴点决定了它的工作温度。润滑脂的工作温度至少应低 于滴点20℃。
性能指标：
1）粘度：油的流动阻力或指抵抗变形的能力。是润滑油最重要的性能之一.
2）油性：又叫润滑性，指润滑油中极性分子与金属表面形成物理吸附膜或化学 吸附膜的润滑性能。
3）凝点：又叫流动点，润滑油开始失去流动性的最高温度。是低温下工作的润 滑 油的重要指标。
4）闪点和燃点：指油在标准仪器中加热所蒸发出的油汽，遇火焰能发出闪光的最 低温度。是高温工作油的重要指标（通常应使工作温度比油的闪点低30～40℃。 ）.
(3)飞溅润滑
利用转动件(例如齿轮)或曲轴的曲柄等将润滑油溅成油星以润滑轴承。
(4)压力循环润滑
用油泵进行压力供油润滑,可保证供油充分,能带走摩擦热以冷却轴承。 这种润滑方法多用于高速、重载轴承或齿轮传动上。
2．脂润滑
脂润滑只能间歇供应。加脂方式有人工加脂、脂杯加脂和集中润滑系统 供脂，旋盖式油脂杯是应用得最广的脂润滑装置。
摩擦副接触面积示意图
(3)修正粘附理论
真空中的洁净金属发生摩擦时，其摩擦系数要比常规环境里的摩擦系数大得多。 鲍登等人于1964年又提出了一种更切合实际的修正粘附理论。接触区同时有压 应 力和切应力存在 ,在复合应力作用下，接触区出现了结点增长的现象。
当两金属界面被表面膜分隔开时,τBj为表面膜的剪切强度极限；当剪断发生 在较软金属基体内时,τBj 为较软金属基体的剪切强度极限τB；若表面膜局部破 裂并出现金属粘附结点时，τBj将介于较软金属的剪切强度极限和表面膜的剪切 强度极限之间。
摩擦磨损与润滑概述PPT课件
边界摩擦：
1、概念： 摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开，但有相当多的不平凸
峰接触，摩擦性质取决于边界膜和表面的吸附性能的摩擦。
2、摩擦模型：极性原子团
①、单层分子边界膜： ②、多层分子边界膜：
3、边界膜的分类与机理： ①
②
吸附膜 反应膜
物理吸附膜 化学吸附膜
度形子学（成吸键润1化润引润5力滑合0滑力滑作～剂物济作剂用2中，在用0与而的0即有下金°吸脂）在硫，属附肪下润、紧表在酸，滑氯贴面金分与剂、于接属子金和磷金触表的属金时属时面极起属，表，上性化界并面在，分学面在上两形子反处较，者成受应形高即分的化，成温形 的成化边物学界理吸膜吸附。附膜膜。。
磨损率。
磨合阶段
稳定磨损阶段
时间 剧烈磨损阶段
磨损分类： 磨粒磨损 (简称磨损)
磨粒磨损：
外部进入摩擦表面的游离硬 颗粒或硬的轮廓峰尖所引起的磨 损。
磨损分类： 磨粒磨损 (简称磨损)
疲劳磨损 (也称点蚀)
疲劳磨损：
由于摩擦表面材料微体积在交 变的摩擦力作用下，反复变形所 产生的材料疲劳所引起的磨损。
R —0.两4 粗糙 面3的.0综合不平混度合摩擦
3～4
流体摩擦
( 1 时，不平度凸峰为总载荷的30%)
流体摩擦：
1、定义：
当两摩擦面间的油膜厚度大到足以将两表面的不平凸峰完全 分开，这种摩擦叫液体摩擦。
2、特点：
3～4
①、油分子大都不受金属表面的吸附作用的支配，而能完全移动。
②、摩擦表现为粘性 ，f≈ 0.001～0.008，无磨损 (理想摩擦状态)。
流体中所夹带的硬质物质或颗 粒，在流体冲击力作用下而在摩擦 表面引起的磨损。
第四章 摩擦、磨损及润滑概述
第四章 摩擦、磨损及润滑概述
第一节 摩擦 一、摩擦效果——能量损耗、发热、磨损
——利用摩擦 二、摩擦分类 内摩擦:发生在物质内部，阻碍分子间相对运动 外摩擦：
静摩擦 动摩擦——滚动摩擦
滑动摩擦——
1．干摩擦 机械传动中不允许
2．边界摩擦 边界油膜（十层分子厚度仅 为0.02μm），金属突峰接触，摩擦系数0.1 左右
油温 3．疲劳磨损（点蚀） 提高表面硬度、减小粗糙度值和控制接触应
力
4．流体体磨粒磨损、流体侵蚀磨损
流动所夹带的硬物质引起的机械磨损，管道 磨损
流体冲蚀作用引起的机械磨损，燃汽轮机叶 片、火箭发动机尾喷管的磨损。
5．腐蚀磨损
机械化学磨损是指由机械作用及材料与环境 的化学作用或电化学作用共同引起的磨损
2．流体静力润滑 3．弹性流体动力润滑 λ>3～4 4．边界润滑 5．混合润滑
1．如图所示，在 情况下，两相对运动的平 板间粘性流体不能形成油膜压力。
2．摩擦副接触面间的润滑状态判据参数膜厚 比值λ为 时，为混合润滑状态，值λ为 时，可达到流体润滑状态。
A．6.25; B. 1.0；C. 5.2； D. 0.35。
λ≤1——边界摩擦
λ>3——流体摩擦
1≤λ≤3——混合摩擦
第二节 磨损 一、磨损过程 ——磨合、 稳定磨损、 剧烈磨损。 二、磨损分类 1．磨粒磨损 开式齿轮传动 合理选择材料，提高表面硬度
2．粘着磨损 ——轻微磨损、胶合、咬死
齿轮传动、蜗杆传动滑动轴承等 合理选择摩擦副材料、润滑剂，限制压力和
3．各种油杯中， 可用于脂润滑。
A.针阀式油杯；B.油绳式油杯；C.旋盖式油杯。
4．为了减轻摩擦副的表面疲劳磨损，下列措施中， 是不合理的
摩擦与润滑整理资料
Chap 11.外摩擦：发生在工件和工具接触面之间，阻碍金属流动的摩擦，称外摩擦，是影响材料变形的重要因素之一。
2.研究摩擦的意义：全世界工业能源的1/3被摩擦损耗掉，失效零件的80%是由于磨损造成的。
因此，发展摩擦学可以有效的节约能源。
Chap21．金属塑性成形过程中摩擦的特点和作用如何？特点：（1）在高压下产生的摩擦；（2）较高温度下的摩擦；（3）伴随着塑性变形而产生的摩擦；（4）摩擦副（金属与工具）的性质相差大。
作用：（1）不利的方面：（a）改变物体应力状态，使变形力和能耗增加；（b）引起工件变形与应力分布不均匀；（c）恶化工件表面质量，加速模具磨损，降低工具寿命，而且降低制品的表面质与尺寸精度；（2）利用：（a）增大摩擦改善咬入条件，强化轧制过程；（b）增大冲头与板片间的摩擦，强化工艺，减少起皱和撕裂等造成的废品。
2.金属塑性成形过程中摩擦的类型及各自的特征是什么？（1）干摩擦：完全没有润滑，金属与工具之间直接接触。
（2）流体摩擦：较厚的润滑层将金属与工具隔开，摩擦发生在流体内部的分子之间，与接触表面的状态无关，与流体的粘度，速度梯度等。
（3）边界摩擦：介于干摩擦和流体摩擦的一种摩擦类型。
（4）混合摩擦：摩擦表面上既存在干摩擦状态，也存在边界摩擦状态和流体润滑状态的一种摩擦类型。
Chap31.金属表层的结构组成如何？金属材料的表面层结构注意：加工硬化层也叫冷硬层和贝氏体层；氧化层又称污染层。
2.何谓表面粗糙度及表示方法有哪些？加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性，称为表面粗糙度。
表征材料表面微观几何形状特征，表面微凸体的高度与分布。
表示方法有：（1）轮廓算术平均偏差Ra 该方法能够充分反映表面微观几何特征但对于测量过于粗糙或光滑的表面不适用。
（2）微观不平度十点高度Rz 该方法测量简便，但只反映峰高，不反映峰的几何特征，受测量者主观影响较大，无周期性的宏观误差。
（3）轮廓最大高度Ry 对控制深加工痕迹有重要意义，保证小零件的表面质量，不如Rz反映的几何特征准确。
滚动轴承的摩擦系数及润滑
滚动轴承的摩擦系数与润滑一般条件稳定旋转摩擦系数参考值所示滑动轴承一般0.010.020.10.2各类轴承摩擦系数轴承型式摩擦系数.为便于与滑动轴承比较，滚动轴承的摩擦力矩可按轴承内径由下式计算：M=uPd/2(M：摩擦力矩，mN.m；u：摩擦系数，表1；P：轴承负荷，N；d：轴承公称内径，mm)。
摩擦系数u受轴承型式、轴承负荷、转速、润滑方式等的影响较大，一般条件下稳定旋转时的摩擦系数参考值如下所示。
对于滑动轴承，一般u=0.01-0.02，有时也达0.1-0.2。
复合轴承摩擦系数：0.03~0.18轴承型式摩擦系数uxx球轴承0.0010-0.0015角接触球轴承0.0012-0.0020调心球轴承0.0008-0.0012圆柱滚子轴承0.0008-0.0012满装型滚针轴承0.0025-0.0035带保持架滚针轴承0.0020-0.0030圆锥滚子轴承0.0017-0.0025调心滚子轴承0.0020-0.0025推力球轴承0.0010-0.0015推力调心滚子轴承0.0020-0.00254、滚动轴承润滑方式的选择滚动轴承是一种重要的机械元件，一台机械设备的性能能否充分发挥出来要取决于轴承的润滑是否适当，可以说，润滑是保证轴承正常运转的必要条件，它对于提高轴承的承载能力和使用寿命起着重要作用。
不论采用何种润滑形式，润滑在滚动轴承中都能起到如下作用：（1）减少金属间的摩擦，减缓其磨损。
（2）油膜的形成增大接触面积，减小接触应力。
（3）确保滚动轴承能在高频接触应力下，长时间地正常运转，延长疲劳寿命，（4）消除摩擦热，降低轴承工作表面温度，防止烧伤。
（5）起防尘、防锈、防蚀作用。
因此，正确地润滑对滚动轴承的正常运转非常重要。
滚动轴承的润滑设计的内容主要包括：合理的润滑方法的确定，润滑剂的正确选用，润滑剂用量的定量汁算及换油周期的确定。
滚动轴承润滑一般可以根据使用的润滑剂种类分为油润滑、脂润滑和和固体润滑三大类。
第四章摩擦、磨损及润滑概述§4―1摩擦学发展概况§4―2
机械设计教案（68）第四章 摩擦、磨损及润滑概述大纲要求：了解机械零件的润滑状态；了解机械零件的摩擦与磨损规律；掌握常用润滑 材料和润滑方式；了解常用密封方法和密封件的性能与选用。
（2＋1 学时） 重点内容：机械零件的摩擦状态、磨损规律。
常用润滑油和润滑脂的主要性能指标及选 用原则。
常用润滑方式。
常用密封方法。
常用密封件的性能及选用。
§4―1 摩擦学发展概况Jost 的报告，Tribology诞生，摩擦学研究得到世界各国的广泛重视，成果丰硕。
§4―2 摩擦静摩擦 滚动摩擦摩擦 摩擦 干摩擦动摩擦 滑动摩擦 边界摩擦流体摩擦 混合摩擦边界摩擦 流体摩擦 混合摩擦膜厚比λ≤ 1 λ ＞ 3 1 ≤λ≤ 3F.P.Bowden ,Tabor在 1945年提出摩擦的粘着理论，1963 年又进一步提出修正的粘着 理论。
目前可以解释很多摩擦现象。
边界摩擦理论认为：边界膜 吸附膜 物理吸附膜 （靠润滑油中的极性分子形成――油性）化学吸附膜 （靠润滑油中的化学键结合形成）反应膜（靠润滑油中的 S、P、Cl等与金属表面的化学反应形成――极压性）维持边界膜是相互运动的摩擦表面所必需的，否则将会产生剧烈摩擦。
吸附膜 只在较低温度下存在。
反应膜 只在较高温度下（通常 150 o C～200 o C)才能生成。
反应膜牢固，但有腐蚀性。
添加剂的合理应用 ，见图4－10流体润滑（液体润滑） 动压液体润滑 （滑动轴承中讲述）静压液体润滑§4―3 磨损磨损的一般规律 ，图 4－6 ――磨合阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段 跑合（磨合）的重要性――有合适的磨合期，按一定的规程进行缓慢、逐级加载，并注 意润滑油的清洁，防止磨粒磨损。
磨损按其机理可分为：粘附磨损磨粒磨损机械设计教案（68）疲劳磨损冲蚀磨损（流体磨粒磨损和流体侵蚀磨损）腐蚀磨损（机械化学磨损）§4－3 润滑剂、添加剂和润滑方法（一）润滑剂1．润滑油润滑油的种类润滑油的主要性质指标：⑴ 粘度――表征润滑油流动时的内部阻力。