摩擦学设计

1. 摩擦学设计 • 人类一次能源大约1/3是消耗于摩擦损失； • 约70%的设备损坏是由于各种形式的磨损引起的； • 我国每年有摩擦磨损导致的损失1000亿元以上； • 我国每年制造汽车消耗的钢材与制造汽车配件消耗的相比大致相等； • 工业发达国家机电设备的摩擦磨损润滑问题造成的损失达千亿美元以上； • 相当比例的空间部件的失效与润滑有关，润滑技术已成为空间运载工具和飞行器安全可靠运行的关键技术之一； • 水轮机最严重的问题是磨损，现有水电站受泥沙危害的占30%以上。

2. 第四章 摩擦、磨损、润滑概述 摩擦学（Tribology):有关摩擦、磨损、润滑的科学与技术。 运动产生摩擦，摩擦引起磨损，润滑可减摩。 §4-1 摩擦 §4-2 磨损 §4-3 润滑剂、添加剂和润滑方法 §4-4 流体润滑原理简介

3. §4-1 摩擦 内摩擦：发生在物质内部 • 摩擦 外摩擦：静摩擦：有相对运动的趋势 动摩擦：相对运动 滑动摩擦 滚动 摩擦 干摩擦 边界摩擦 • 滑动摩擦： 混合摩擦 流体摩擦 l 1 ≤ l 1 3 ≤ ≤

4. 一、干摩擦 干摩擦理论：机械啮合理论、分子吸引理论、静电子学理论、粘附理论。 公称接触面积A0 真实接触面积 摩擦力最大，磨损最严重

5. 简单粘附理论 • Ar小，接触区压力高，易发生塑性变形，发生粘附现象，形成冷焊结点，两物体相对运动，结点被切开。 • 摩擦力 （B: 材料的剪切强度极限） 修正粘附理论

6. 二、边界摩擦（边界润滑） • 边界膜：吸附在金属表面上的分子膜 物理吸附膜：极性分子 吸附膜 化学吸附膜：分子受化学键作用 边界膜 反应膜 化学反应膜 氧化膜 • 提高边界膜的强度措施： 合理选择摩擦副材料、润滑剂 降低表面粗糙度 在润滑剂中加入适量的油性剂和极压添加剂。

7. 单层分子边界膜的摩擦模型 多层分子边界膜的摩擦模型 注：温度对边界膜的影响很大，温度越高，边界膜越易破坏

8. 三、混合摩擦 油膜厚度增大，直接接触的材料凸峰数量减少，润滑膜的承载比重加大，磨损减少。 四、液体润滑 摩擦表面完全被流体膜隔开，摩擦性质取决于流体内部分子间粘性阻力。 其摩擦系数最小，且不会产生磨损

9. §4-2 磨损 • 磨损：使摩擦表面的材料丧失或迁移的现象 • 影响机器的效率； • 降低可靠性 • 使机器提前报废 • 一个零件的磨损三个阶段： 磨合阶段：尽可能缩短 稳定磨损阶段：尽可能延长 剧烈磨损阶段：尽可能推迟 新摩擦表面的微观形貌

10. 分类： 点蚀 • 按磨损表面外观分 ： 胶合 擦伤 粘附磨损 磨粒磨损 • 按磨损机理分： 疲劳磨损 流体磨损和流体腐蚀 机械化学（腐蚀磨损） 微动磨损

11. 粘附磨损

12. 磨粒磨损

13. 疲劳磨损

14. 冲蚀磨损

15. 微动磨损

16. §4-3 润滑剂、添加剂和润滑方法 一、润滑剂 作用：降低摩擦、磨损；散热；缓冲、吸震；防锈 种类：气体、液体、半固体和固体 1、润滑油 种类：机油、矿物油和化学合成油 性能指标： （1）粘度 动力粘度 ： 运动粘度： 注：我国润滑油牌号就用40 0C下运动粘度中心值表示

17. 条件粘度：在一定条件下，用粘度计测量的粘度条件粘度：在一定条件下，用粘度计测量的粘度 • 运动粘度与条件粘度的换算由式4-5 • 影响粘度的因素 温度（温度越高，粘度越低） 压力（压力大于5MPa，粘度随压力升高明显增大） （2）润滑性（油性）：润滑油吸附于摩擦表面形成边界膜的能力。油性越好，吸附能力越强。 （3）极压性：反映膜在高温下破裂后，能形成新的反应膜。 （4）闪点 （5）凝点 （6）氧化稳定性

18. 2.润滑脂 钙基润滑脂：抗水性好，耐热性差 钠基润滑脂：抗水性差，耐热性好 锂基润滑脂：抗水性好，耐热性好 铝基润滑脂：抗水性好，防锈 性能指标： （1）针入度 （2）滴点 二、添加剂 作用：增加油膜强度，提高润滑能力 推迟老化，延长寿命 改善物理性能

19. 三、润滑方法 1.油润滑 间歇式 连续式 方法：油杯润滑 滴油润滑 油环润滑 飞溅润滑 压力循环润滑 2.脂润滑 旋盖式油脂杯