机械设计摩擦磨损及润滑概述幻灯片.ppt

潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制 节流器 节流器 D ~ 工作原理：依靠供油装置，将高压油压入轴承间隙中，强制形成油膜。 特点：静压轴承在任何工况下都能胜任工作。 d0 d0 常用节流器 关键器件： 节流器 节流器作用：根据外载荷的变化自动调节各油腔内的压力。 油台 起密封作用 三、流体静力润滑 1. 静压轴承 2.空气轴承 　　空气也是一种流体润滑剂，其粘度只有L-AN7润滑油的1/4000， 摩擦力小到可忽略不计，因此可用于数十万转的超高速轴承。 空气轴承的工作原理与液体润滑轴承本质上是一样。 分静压和动压两种。 气膜厚度—— 20 μm 制造精度↑ 严格过滤 优点：(1)不随温度变化，可用于高温或低温； (2)没有油污染的危险； (3)回转精度高，运行噪音低。 缺点：承载能力不大，密封困难。 §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 §4-0 概　述 机械零件设计概论 §4-0 概 述 摩擦学——研究相对运动的作用表面间的摩擦、磨损和润滑，以及三者间相互关系的理论与应用的一门边缘学科。 ▲ 摩擦——相对运动的物体表面间的相互阻碍作用现象 ▲ 磨损——由于摩擦而造成物体表面材料的损失或转移 ▲ 润滑——减轻摩擦和磨损所应采取的措施 关于摩擦、磨损与润滑的学科构成了摩擦学(Tribology)。 世界上使用的能源大约有 1/3~1/2 消耗于摩擦。 机械产品的易损零件大部分是由于磨损超过限度而报废和更换的。 减少摩擦 节省能源； 减少磨损 降低设备维修次数和费用，节省制造零 件及其所需材料的费用。 随着科学技术的发展，摩擦学的理论和应用必将由宏观进入微观，由静态进入动态，由定性进入定量，成为系统综合研究的领域。 二、摩擦的分类 内 摩 擦——在物质的内部发生的阻碍分子之间相对 　　　　　 运动的现象。 外 摩 擦——在相对运动的物体表面间发生的相互阻 碍作用现象。 静 摩 擦——仅有相对运动趋势时的摩擦。 动 摩 擦——在相对运动进行中的摩擦。 滑动摩擦——物体表面间的运动形式是相对滑动。 滚动摩擦——物体表面间的运动形式是相对滚动。 ▲ “机械说” ——摩擦原因是表面微凸体的相互阻碍作用 ▲ “分子说” ——摩擦原因是表面材料分子间的吸力作用 一、摩擦的机理 ▲ “机械－分子说”　两种作用均有 §4-1 摩　擦 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制 1. 干摩擦 　　两零件表面直接接触后，因为微观局部压力高而形成许多冷焊点，运动时被剪切。 不允许出现干摩擦！ 2. 边界摩擦 三、 滑动摩擦状态 ?功耗↑ 磨损↑ 温度↑ ?烧毁轴瓦 　　运动副表面有一层厚度1 μm的薄油膜，不足以将两金属表面完全分开，其表面部分微观高峰部分仍将相互搓削。 比干摩擦的磨损轻，f ≈ 0.1 ~ 0.3 v 　　有一层压力油膜将两金属表面隔开，彼此不直接接触。是理想的摩擦状态。 3. 液体摩擦 摩擦和磨损极轻，f ≈ 0.001 ~ 0.01 v v v 潘存云教授研制 潘存云教授研制 4. 混合摩擦 v 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。 在一般机器中，处于后三种情况的混合状态。 f ηn/p o 边界摩擦 混合摩擦 液体摩擦 摩擦特性曲线 称无量纲参数ηn/p为轴承特性数。 η-动力粘度，p-压强 ，n-每秒转数 　 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。 摩擦学研究的最新进展： 微－纳米摩擦学理论 可实现： f ≤0.001 ——超润滑摩擦状态。 机器的寿命 磨损—由于摩擦而导致零件表面材料的逐渐丧失或迁移。 磨损曲线 磨合阶段 磨损量 时间 剧烈磨损阶段 稳定磨损阶段 §4-2 磨　损 磨损过程大致如图所示： ▲磨合阶段——包括摩擦表面轮廓峰的形状变化和表面材料被加工硬化两个过程 ▲稳定磨损阶段——零件在平稳而缓慢的速度下磨损 它标志着磨擦条件相对稳定。 ▲剧烈磨损阶段——在经过稳定磨损阶段后，零件表面遭到破坏，运动副间隙增大引起而外的动载荷和振动。零件即将进入报废阶段 后果—降低机器的效率和可靠性，甚至促使机器提前报废。 设计机器时，要求缩短磨合期、延长稳定期、推迟剧烈磨损期的到来。 它是磨损的不稳定阶段，在整个寿命周期内时间很短。 磨粒磨损 磨损