(机械课件)第四章 摩擦、磨损和润滑.ppt
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- 机械课件 【机械课件】第四章 摩擦、磨损和润滑 机械 课件 第四 摩擦 磨损 润滑
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1、第四章第四章 摩擦、磨损和润滑摩擦、磨损和润滑 摩擦磨损润滑和密封失效是现代机械系统的主要摩擦磨损润滑和密封失效是现代机械系统的主要失效原因。失效原因。消极影响:消耗能源;消极影响:消耗能源;破坏精度(包括磨损和爬行);破坏精度(包括磨损和爬行);增大噪声增大噪声 积极作用:驱动积极作用:驱动(摩擦轮、无级变速)摩擦轮、无级变速)缓冲,如宇航员座椅;缓冲,如宇航员座椅;自锁,如钉子等自锁,如钉子等4.1 摩擦与润滑状态摩擦与润滑状态 摩擦分类摩擦分类:外摩擦(存在于两物体表面之间):外摩擦(存在于两物体表面之间)内摩擦(流体内部产生的粘剪力)内摩擦(流体内部产生的粘剪力)按照两表面的润滑状况,
2、摩擦分为:按照两表面的润滑状况,摩擦分为:1)干摩擦)干摩擦-无润滑状态无润滑状态 2)边界摩擦)边界摩擦边界润滑状态边界润滑状态 3)流体摩擦)流体摩擦流体润滑状态流体润滑状态 4)混合摩擦)混合摩擦混合润滑状态混合润滑状态 5)薄膜摩擦)薄膜摩擦-薄膜润滑状态薄膜润滑状态 一、干摩擦一、干摩擦 不加润滑剂时,相对运动的零件表面直接接触,这样不加润滑剂时,相对运动的零件表面直接接触,这样产生的摩擦称为干摩擦产生的摩擦称为干摩擦(如真空中如真空中)。fnFfF 现在观点认为:现在观点认为:摩擦力的组成可表示为:摩擦力的组成可表示为:frnFFFAF分子机械古典摩擦理论的摩擦力计算公式:古典摩擦
3、理论的摩擦力计算公式:二、边界摩擦二、边界摩擦两表面加入润滑油后,在金属两表面加入润滑油后,在金属表面会形成一层边界膜,它可表面会形成一层边界膜,它可能是物理吸附膜,也可能是化能是物理吸附膜,也可能是化学反应膜。不满足流体动压形学反应膜。不满足流体动压形成条件,或虽有动压力,但压成条件,或虽有动压力,但压力较低,油膜较薄时,在载荷力较低,油膜较薄时,在载荷的作用下,边界膜互相接触,的作用下,边界膜互相接触,横向剪切力比较弱,这种摩擦横向剪切力比较弱,这种摩擦状态称为边界摩擦。状态称为边界摩擦。油性分子吸附在表面油性分子吸附在表面三、流体摩擦三、流体摩擦 当两摩擦表面被流体(液体或气体)完全隔开
4、时,当两摩擦表面被流体(液体或气体)完全隔开时,摩擦表面不会产生金属间的直接摩擦,流体分子摩擦表面不会产生金属间的直接摩擦,流体分子层间的粘剪阻力就是摩擦力,这种摩擦称为流体层间的粘剪阻力就是摩擦力,这种摩擦称为流体摩擦。摩擦。四、混合摩擦四、混合摩擦当动压润滑条件不具备,且边界膜遭破坏时,当动压润滑条件不具备,且边界膜遭破坏时,就会出现流体摩擦、边界摩擦和干摩擦同时存就会出现流体摩擦、边界摩擦和干摩擦同时存在的现象,这种摩擦状态称为混合摩擦。在的现象,这种摩擦状态称为混合摩擦。五、薄膜润滑状态五、薄膜润滑状态 介于干摩擦和边界摩擦之间,薄膜厚度仅几介于干摩擦和边界摩擦之间,薄膜厚度仅几纳米,
5、在现代精密机械系统纳米,在现代精密机械系统(Ra很小很小)或或MEMS中中普遍存在普遍存在 实现流体摩擦有下列三种方法实现流体摩擦有下列三种方法:1)流体动压润滑流体动压润滑 楔形空间,油膜厚度最大楔形空间,油膜厚度最大 2)弹性流体动压润滑)弹性流体动压润滑考虑了接触区弹性变形和压力对接触区润滑油粘度考虑了接触区弹性变形和压力对接触区润滑油粘度的影响的动压润滑称为弹性流体动力润滑的影响的动压润滑称为弹性流体动力润滑,简称为弹简称为弹流润滑流润滑.两表面的距离两表面的距离 称为称为平均油膜厚度。接触平均油膜厚度。接触区的出口处油膜变薄区的出口处油膜变薄,这种现象称为这种现象称为“颈颈缩缩”,此
6、处两表面距离此处两表面距离 称为最小油膜厚度。称为最小油膜厚度。0hminh3)流体静压润滑流体静压润滑 用油泵将润滑油经过节流用油泵将润滑油经过节流器以所需要压力注入被润器以所需要压力注入被润滑表面的油室滑表面的油室,再由油室再由油室的封油边流回油箱。的封油边流回油箱。4.2 磨损磨损 磨损:运动副表面材料不断损失磨损:运动副表面材料不断损失 磨损率磨损率:单位时间内材料的磨损体积或重量单位时间内材料的磨损体积或重量 一、磨损过程(三阶段)一、磨损过程(三阶段):1)跑合磨损阶段跑合磨损阶段 2)稳定磨损阶段稳定磨损阶段 3)剧烈磨损阶段剧烈磨损阶段 二、磨损分类:根据磨损机理可分为二、磨损
7、分类:根据磨损机理可分为1)粘着磨损:)粘着磨损:2)磨粒磨损)磨粒磨损/磨削磨削形成:边界摩擦,载荷大,速度高,边界膜破坏,形成:边界摩擦,载荷大,速度高,边界膜破坏,表面尖峰接触。表面尖峰接触。现象:形成材料转移。现象:形成材料转移。影响因素:材料硬度,表面粗糙度,载荷、速度、影响因素:材料硬度,表面粗糙度,载荷、速度、温度,不同材料配副。温度,不同材料配副。形成:表面微峰或外界硬质颗粒进入摩擦面。形成:表面微峰或外界硬质颗粒进入摩擦面。现象:表面划伤或犁沟现象。现象:表面划伤或犁沟现象。影响因素:环境,表面硬度、粗糙度。影响因素:环境,表面硬度、粗糙度。3)疲劳磨损(也称疲劳点蚀)疲劳磨
8、损(也称疲劳点蚀)4)冲蚀磨损)冲蚀磨损形成:接触应力反复作用。轴承、齿轮。形成:接触应力反复作用。轴承、齿轮。现象:表层金属剥落,形成点蚀凹坑。现象:表层金属剥落,形成点蚀凹坑。影响因素:表面硬度、粗糙度,润滑油粘度。影响因素:表面硬度、粗糙度,润滑油粘度。形成:一定速度的硬质微粒反复作用,表面受法形成:一定速度的硬质微粒反复作用,表面受法向力及切向力。燃气涡轮机叶片、水轮机叶片。向力及切向力。燃气涡轮机叶片、水轮机叶片。现象:表面疲劳,材料损失。现象:表面疲劳,材料损失。影响因素:材料硬度影响因素:材料硬度5)腐蚀磨损)腐蚀磨损-电化学作用电化学作用形成:空气中的酸、润滑油中的无机酸产生化
9、学作用形成:空气中的酸、润滑油中的无机酸产生化学作用或电化学作用。或电化学作用。现象:表面腐蚀并磨损。现象:表面腐蚀并磨损。影响因素:环境、润滑油的腐蚀性。影响因素:环境、润滑油的腐蚀性。6)微动磨损)微动磨损形成:小振幅、大频率、点或线接触。形成:小振幅、大频率、点或线接触。现象:磨损面积小。现象:磨损面积小。影响因素:载荷。影响因素:载荷。4.3 润滑剂和添加剂润滑剂和添加剂 润滑剂:润滑油、润滑脂和固体润滑剂润滑剂:润滑油、润滑脂和固体润滑剂一、润滑油的粘度一、润滑油的粘度润滑油的粘度反映了润滑润滑油的粘度反映了润滑油在外力作用下抵抗剪切油在外力作用下抵抗剪切变形的能力,也是内摩擦变形的
10、能力,也是内摩擦力大小的标志力大小的标志。FA式中 A-流体剪切面积 流体剪切应力 剪切应力剪切应力与流体沿与流体沿y方向速度的梯度成正比,即方向速度的梯度成正比,即/ddy 定义为流体的动力粘度定义为流体的动力粘度 上式称为牛顿流体粘性定律上式称为牛顿流体粘性定律,凡符合此定律的凡符合此定律的流体称为牛顿流体流体称为牛顿流体,否则称为非牛顿流体否则称为非牛顿流体。除此以外,还有运动粘度和相对粘度(恩氏除此以外,还有运动粘度和相对粘度(恩氏粘度)粘度)1)动力粘度)动力粘度图示图示,长、宽、高各为长、宽、高各为1m的流体,如果使立方体顶面流的流体,如果使立方体顶面流体层相对底面流体层产生体层相
11、对底面流体层产生1m/s的运动速度,所需要的外的运动速度,所需要的外力力F为为1N时,则流体的粘度时,则流体的粘度为为1Ns/m,叫做,叫做“帕秒帕秒”,常用常用Pas表示。有时也用表示。有时也用“(dyn s/cm2)泊)泊P”、“厘泊厘泊cP”表示。表示。换算关系:换算关系:1Pa S=10P=1000cP2)运动粘度)运动粘度 流体的动力粘度与同温度下的密度流体的动力粘度与同温度下的密度的比值的比值,称为称为运动粘度运动粘度:单位是单位是cm/s,叫做叫做“斯斯”,常用常用St表示表示恩氏粘度是相对粘度的一种恩氏粘度是相对粘度的一种,它是用它是用200ml的粘性流体的粘性流体,在给定的温
12、度在给定的温度t下流经一定直径和长度的毛细管所需的下流经一定直径和长度的毛细管所需的时间时间,与同体积的蒸馏水在与同体积的蒸馏水在20时流经同样的毛细管所时流经同样的毛细管所需时间的比值来衡量流体的粘性。恩氏粘度用需时间的比值来衡量流体的粘性。恩氏粘度用 表示表示oEt3)相对粘度相对粘度oEt换算关系:换算关系:1m2/s=104St=106cSt 矿物油矿物油=0.850.91 1、粘温特性、粘温特性二、润滑油的特性二、润滑油的特性 润滑油的粘度随温度的润滑油的粘度随温度的变化存在指数关系变化存在指数关系:00/mttt2、润滑油的粘压特性、润滑油的粘压特性 粘度和压力的关系粘度和压力的关
13、系近似表示为近似表示为:0ape3、油性、油性反映在摩擦表面的吸附性能反映在摩擦表面的吸附性能 (边界润滑和粗糙表面尤其重要)(边界润滑和粗糙表面尤其重要)4、闪点、闪点瞬时燃烧和碳化的温度瞬时燃烧和碳化的温度;燃点燃点长时间连续燃烧的温度(高温性能);长时间连续燃烧的温度(高温性能);5、凝点、凝点冷却,由液体转变为不能流动的临界冷却,由液体转变为不能流动的临界温度;温度;(低温启动性能低温启动性能)6、极压性(、极压性(EP),在重压下表面膜破裂的最大在重压下表面膜破裂的最大 接触载荷,用接触载荷,用PB表示,表示,(极限载荷)极限载荷)7、酸值、酸值限制润滑剂变质后对表面的腐蚀限制润滑剂
14、变质后对表面的腐蚀四、润滑脂及其主要性能四、润滑脂及其主要性能 组成:基础油组成:基础油+稠化剂稠化剂+添加剂添加剂+澎润土澎润土 润滑脂的性能指标主要有针入度、滴点、析油量、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、水分等机械杂质、灰分、水分等1)针入度)针入度软硬程度软硬程度 H(mm)/0.1阻力大小、流动性强弱阻力大小、流动性强弱标准锥体,标准锥体,150g,25 ,5sh2)滴点)滴点-固体固体流体的温度转折点,表示耐热性流体的温度转折点,表示耐热性3)防水性能;)防水性能;4)静音性能;)静音性能;5)种类)种类A)钙基脂:抗水,适于轻中重载荷;钙基脂:抗水,适于
15、轻中重载荷;B)钠基脂:高温,但不抗水;钠基脂:高温,但不抗水;C)锂基脂:多用途,最好;锂基脂:多用途,最好;D)铝基脂:高度耐水性,航运机械铝基脂: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、其它特种润滑脂(特种合成油、添加剂、稠化剂等)稠化剂等)五、固体润滑剂五、固体润滑剂用途:真空、辐射、重载等恶劣环境;用途:真空、辐射、重载等恶劣环境;种类:种类:MoS2,PTFE,石墨,氟化石墨,石墨,氟化石墨,WS2、纳米材料纳米材料应用方法:涂镀,沉积,粘贴,嵌入,添加剂应用方法:涂镀,沉积,粘贴,嵌入,添加剂六、添加剂六、添加剂 作用越来越大,在润滑脂、合成油中不加添加剂,
16、作用越来越大,在润滑脂、合成油中不加添加剂,则润滑很差或没有润滑作用则润滑很差或没有润滑作用 种类繁多:种类繁多:)油性添加剂,极性分子结构;)油性添加剂,极性分子结构;)抗磨极压()抗磨极压(EPEP)添加剂)添加剂)抗氧化腐蚀添加剂;)抗氧化腐蚀添加剂;)洁净分散剂,汽车中)洁净分散剂,汽车中)防锈剂)防锈剂)降凝剂)降凝剂)增粘剂)增粘剂)消泡剂液压油)消泡剂液压油 9 9)纳米添加剂新材料)纳米添加剂新材料 七、润滑装置七、润滑装置 单体供油装置单体供油装置 油壶,油壶,油杯,油杯,油枪油枪 集中供油装置集中供油装置 a)简单的少数点位集中供油简单的少数点位集中供油 b)设备中心、车间
17、及工厂级集中供油设备中心、车间及工厂级集中供油 泵站泵站+(稳压稳压+冷却冷却)+过滤过滤+分配器分配器+工位润滑工位润滑手动润滑泵手动润滑泵电动润滑泵电动润滑泵 大学课件出品 版权归原作者所有 联系QQ:910670854 如侵权,请告知,吾即删 更多精品文档请访问我的个人主页 http:/ 附赠人生心语附赠人生心语人生太短,聪明太晚人生太短,聪明太晚人生太短,聪明太晚人生太短,聪明太晚(1)我们都老得太快 却聪明得太迟 把钱省下来,等待退休后再去享受 结果退休后,因为年纪大,身体差,行动不方便,哪里也去不成。钱存下来等养老,结果孩子长大了,要出国留学,要创业做生意,要花钱娶老婆,自己的退休
18、金都被拗走了。人生太短,聪明太晚人生太短,聪明太晚(2)当自己有足够的能力善待自己时,就立刻去做,老年人有时候是无法做中年人或是青少年人可以做的事,年纪和健康就是一大因素。小孩子从小就告诉他,养你到高中,大学以后就要自立更生,要留学,创业,娶老婆,自己想办法,自己要留多一点钱,不要为了小孩子而活我们都老得太快却聪明得太迟,我的学长去年丧妻。这突如其来的事故,实在叫人难以接受,但是死亡的到来不总是如此。学长说他太太最希望他能送鲜花给他,但是他觉得太浪费,总推说等到下次再买,结果却是在她死后,用鲜花布置她的灵堂。这不是太蠢愚了吗?!等到.、等到.,似乎我们所有的生命,都用在等待。人生太短,聪明太晚
19、人生太短,聪明太晚(3)等到我大学毕业以后,我就会如何如何我们对自己说 等到我买房子以后!等我最小的孩子结婚之后!等我把这笔生意谈成之后!等到我死了以后 人人都很愿意牺牲当下,去换取未知的等待;牺牲今生今世的辛苦钱,去购买后世的安逸 在台湾只要往有山的道路上走一走,就随处都可看到农舍变精舍,山坡地变灵塔,无非也是为了等到死后,能图个保障,不必再受苦。许多人认为必须等到某时或某事完成之后再采取行动。明天我就开始运动,明天我就会对他好一点,下星期我们就找时间出去走走;退休后,我们就要好好享受一下。人生太短,聪明太晚人生太短,聪明太晚(4)然而,生活总是一直变动,环境总是不可预知,现实生活中,各种突
20、发状况总是层出不穷。身为一个医生,我所见过的死人,比一般人要来得多。这些人早上醒来时,原本预期过的是另一个平凡无奇的日子,没想到一个意料之外的事;交通意外、脑溢血、心脏病发作等等。剎那间生命的巨轮倾覆离轨,突然闯进一片黑暗之中。那么我们要如何面对生命呢?我们毋需等到生活完美无瑕,也毋需等到一切都平稳,想做什么,现在就可以开始做起。一个人永远也无法预料未来,所以不要延缓想过的生活,不要吝于表达心中的话,因为生命只在一瞬间。人生太短,聪明太晚人生太短,聪明太晚(5)记住!给活人送一朵鲜花,强过给死人送贵重的花圈,每个人的生命都有尽头,许多人经常在生命即将结束时,才发现自己还有很多事没有做,有许多话
21、来不及说,这实在是人生最大的遗憾。别让自己徒留为时已晚的空余恨。逝者不可追,来者犹未卜,最珍贵、最需要实时掌握的当下,往往在这两者蹉跎间,转眼错失。人生太短,聪明太晚人生太短,聪明太晚(6)人生短暂飘忽,包得有一首小诗这样写:高天与原地,悠悠人生路;行行向何方,转眼即长暮。正是道尽了人生如寄,转眼即逝的惶恐。有许多事,在你还不懂得珍惜之前已成旧事;有许多人,在你还来不及用心之前 已成旧人。遗憾的事一再发生,但过后再追悔早知道如何如何是没有用的,那时候已经过去,你追念的人也已走过了你。人生太短,聪明太晚人生太短,聪明太晚(7)一句瑞典格言说:我们老得太快,却聪明得太迟。不管你是否察觉,生命都一直
22、在前进。人生并未售来回票,失去的便永远不再得到。将希望寄予等到方便的时间才享受人生太短,聪明太晚人生太短,聪明太晚(8)我们不知失去了多少可能的幸福 不要再等待有一天你可以松口气,或是麻烦都过去了。生命中大部分的美好事物都是短暂易逝的,享受它们、品尝它们,善待你周围的每一个人,别把时间浪费在等待所有难题的完满结局上。找回迷失的生命 死亡也许是免费的 但是,却要付出生命的代价。劝大家一句话:把握当下,莫等待。成功人生的十堂课成功人生的十堂课人生成功第人生成功第1课课 做一个终生学习的人,离开学校并不意味着学习就结束了。学习可以成为一种生活方式,帮助你发挥最大的潜能。我们从未停止学习,总会有新的,
23、有趣的东西等待我们去发现。学习新的技能可能让人感到有一点恐惧,但每当我们在个人学习上停滞不前时,我们都需要去学习新的东西。积极地寻求支援和建议,突破停滞期。参加一些培训,进修,夜校任何新的兴趣都将会有助于发展你的优势。多看,多听,让你的头脑保持活跃。活到老,学到老。人生成功第人生成功第2课课 令自己感到沮丧的秘诀就是用空闲时间去烦恼自己是否快乐。所以不要费事去想它!摩拳擦掌干起来吧。你将热血沸腾,你会头脑清醒。很快,在你身体中的这种高涨的积极人生观将把烦恼从你的头脑中赶出去。行动起来,忙碌起来。这是世界上最便宜的一种药,也是最好的一种。人生成功第人生成功第3课课 在困境中寻找成功的希望逆境是一
24、所最好的学校。每一次失败,每一次打击,每一次损失,都蕴育着成功的萌芽,都教会我在下一次有更出色的表现。我再也不会逃避现实,也不会拒绝从以往的错误中获取经验,我不再因此而促成自己的失败。因为我知道,宝玉不经磨砺就不能发光,没有,我也不能完善自我。现在我知道,灵魂倍受煎熬的时刻,也正是生命中最多选择与机会的时刻。任何事情的成败取决于我在寻求帮助时是抬起头还是低下头。无论何时,当我被可怕的失败击倒,在最初的阵痛过去之后,我都要想方设法将苦难变成好事。伟大的机遇就在这一刻闪现这苦涩的根必将迎来满园芬芳!我将一直在困境中寻找成功的希望。人生成功第人生成功第4课课 没有人可以使你感到自卑我选择自我感觉良好
25、,这样我能更加开放地学习。如果人们给我负面的回应或是批评我做的事情,我不会认为他们所说的就表明我是一个“差劲的”人。我坚信自尊由我掌控,这让我毫无戒心地去听取别人的反馈,想看看是否有我可以学习的东西。我们每天都有两种选择。我们可以感到自己很棒,也可以感到自己很差劲。难道有人会选择后者吗?人生成功第人生成功第5课课紧紧抓住梦想我们每个人都有梦想。我们每个人都希望能发自内心地相信自已有一种特殊的天赋,相信自己能发挥重要的作用,相信自己能以一种特殊的方式感动他人,相信自己能够把世界变得更加美好。在一生中,我们都曾经对自己渴望并追求的生活品质抱有憧憬。然而,对我们大多数人来说,这些憧憬在日常生活的成规
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