第四课摩擦磨损和润滑.docVIP

章、节及主要内容： 第四章 摩擦、磨损及润滑概述 §4-1 摩擦 教学目标： 明确摩擦学所包含的主要内容及研究对象；了解干摩擦、边界摩擦、混合摩擦、流体摩擦的机理与物理特征； 对于磨损的一般规律及各种磨损的机理和物理特征有扼要的了解；熟悉润滑的作用及润滑剂的主要质量指标；对流体润滑机理只需有一个初步了解即可。 重点内容： 对于磨损的一般规律及各种磨损的机理和物理特征有一定了解；熟悉润滑的作用及润滑剂的主要质量指标。 难点内容： 了解磨损的一般规律及各种磨损的机理和物理特征了解；熟悉润滑的作用及润滑剂的主要质量指标。 教学方法：课堂讲授 教学环节及手段: CAI课件与实物教学相结合。 参考资料: 《机械设计》吴克坚 于晓红 钱瑞明 主编 ； 《机械设计》朱文坚 黄平 吴昌林 主编； 《机械设计》王为 汪建晓 主编； 教学后记： 第四章 摩擦、磨损和润滑 §4-1 摩擦 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。 　　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） 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和表面分子相互吸引力F2两部分组成，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）。当发生滑动时，必须先将结点剪断（如图b 所示），同时，当较硬的凸峰在较软的材料上滑过时，将切出沟纹（即犁刨作用），从而相对滑动时的摩擦力为上述两种因素所形成的阻力之和。由于后者相对来说较小，故可忽略。 三、摩擦系数 设结点的剪切强度为τB，则摩擦力为 F = Ar·τB 摩擦系数f为：： 　　　　　　　　（6-1）　　在没有润滑的固体表面间，产生摩擦的主要原因是，表面形貌的粗糙不平，表面存在分子之间的吸引力，和表面凸峰间的焊-剪-刨作用。 　　影响摩擦系数的因素很多，有摩擦副配偶材料的性质、表面膜、镀层或涂层、滑动速度、环境温度及表面粗糙度等。　　流体润滑条件下，摩擦力的大小取决于流体的内摩擦力。边界润滑条件下摩擦力的大小取决于表面膜的性质。对有机化合物物理吸附膜，主要由吸附膜的类型及分子参数决定。试验发现，吸附分子碳数增加，摩擦系数和磨损率均减小。 　　各种摩擦状态下的摩擦系数典型值如表所示。 表4-1 不同摩擦状态下的摩擦系数（大致值） 　 摩擦状况 摩擦系数 干摩擦 相同金属： 　　　黄铜-黄铜；青铜-青铜异种金属：　　　铜铅合金-钢　　　巴氏合金-钢非金属：　　　橡胶-其他材料 　　　聚四氟乙烯-其他材料 　　0.8～1.5 　　0.15～0.3 　　0.15～0.3 　　0.6～1.9 　　0.04～0.12 固体润滑 　　　石墨-二硫化钼润滑　　　铅膜润滑 　　0.06～0.20 　　0.08～0.20 边界润滑 　　　矿物油湿润表面加油性添加剂的油润滑：　　　钢-钢；尼龙-钢 　　　尼龙-尼龙 　　0.15～0.30　　0.05～0.10 　　0.10～0.20 流体润滑 　　　液体动力润滑　　　液体静力润滑 　　0.08～0.20 　　　0.001　(与设计参数有关) 滚动摩擦 　　 　　滚动摩擦系数与接触面材料的硬度、粗糙度、湿度等有关。球和圆柱滚子轴承的摩擦大体与液体动力润滑相近，其它滚子轴承则稍大 四、摩擦特性曲线 根据前述，液体摩擦润滑状态是最理想的润滑状态,干摩擦是应该避免的,边界摩擦和混合摩擦最常见，亦称边界润滑和混合润滑状态,有时也叫半液体润滑状态。试验证明，这三种实际存在的摩擦润滑状态是随某些参数的改变而相互转化的。它们的摩擦系数 f 与流体粘度η、相对滑动速度v、单位面积上的载荷 p 之间的关系如图所示。 一、 润滑剂的分类及其特点 　　　　　 （6-2）式中，τ--流体的切应力；　　　η--动力粘度或绝对粘度；式中的负号表示切应力的方向与相对速度方向相反。 ·动力粘度：　　动力粘度的国际单位是Pa.s（帕.秒），1Pa·s = 1N·s/m2。表示速度面积各为1m2的两层流体相距1m时，相对滑动速度为1m/