干滑動摩擦磨損和潤滑滾動摩擦磨損的區(qū)別

摩擦現(xiàn)象是自然界中普遍存在的物理現(xiàn)象。對于機(jī)器來講，摩擦?xí)剐式档?，溫?/span>  升高，表面磨損。過渡的磨損會使機(jī)器喪失應(yīng)有的精度，進(jìn)而產(chǎn)生振動和噪音，縮短使用  壽命。世界上使用的能源大約有 1/3~1/2  消耗于摩擦。如果能夠盡力減少無用的摩擦消耗， 便可大量節(jié)省能源。另外，機(jī)械產(chǎn)品的易損零件大部分是由于磨損超過限度而報廢和更換  的，如果能控制和減少磨損，則既減少設(shè)備維修次數(shù)和費用，又能節(jié)省制造零件及其所需材料的費用。

潤滑是減小摩擦、減小磨損、提高機(jī)械效率的常用有效的方法。

關(guān)于摩擦、磨損與潤滑的學(xué)科構(gòu)成了摩擦學(xué)。

本章主要介紹有關(guān)摩擦、磨損和潤滑的一些基礎(chǔ)知識。

一、摩擦與磨損

一、摩擦

內(nèi) 摩 擦：在物質(zhì)的內(nèi)部發(fā)生的阻礙分子之間相對運動的現(xiàn)象。

外 摩 擦：在相對運動的物體表面間發(fā)生的相互阻礙作用現(xiàn)象。

靜 摩 擦：僅有相對運動趨勢時的摩擦。

動 摩 擦：在相對運動進(jìn)行中的摩擦。

滑動摩擦：物體表面間的運動形式是相對滑動。

滾動摩擦：物體表面間的運動形式是相對滾動。

滑動摩擦分為如下４種狀態(tài)

１ .  干摩擦：是指表面間不加潤滑劑的摩擦。

２ .  邊界摩擦：是指摩擦表面被吸附在表面的邊界膜隔開，其摩擦性質(zhì)取決于邊界膜 和表面的吸附性能時的摩擦。

３．流體摩擦：是指摩擦表面被流體膜隔開，摩擦性質(zhì)取決于流體內(nèi)部分子間粘性阻 力的摩擦。流體摩擦?xí)r的摩擦系數(shù)最小，且不會有磨損產(chǎn)生，是理想的摩擦狀態(tài)。

４．混合摩擦：是指摩擦表面間處于邊界摩擦和流體摩擦的混合狀態(tài)?；旌夏Σ聊苡?/span> 效降低摩擦阻力，其摩擦系數(shù)比邊界摩擦?xí)r要小得多。

邊界摩擦和混合摩擦在工程實際中很難區(qū)分，常統(tǒng)稱為混合摩擦（或邊界摩擦）。

二、磨損

磨損是零件表面材料逐漸損失的現(xiàn)象。磨損會影響機(jī)器的效率，降低工作的可靠性，

甚至促使機(jī)器提前報廢。

單位時間（或單位行程、轉(zhuǎn)等）材料的損失量，稱為磨損率。

耐磨性：是指材料抵抗磨損的能力。與磨損率成倒數(shù)關(guān)系。

（一）磨損過程

一般零件的磨損過程大致可分為以下三個階段：

1 ）磨合階段

磨合（跑合）：是指新的零件在運轉(zhuǎn)初期的磨損，

磨損率較高。新的摩擦副表面比較粗糙，真實微觀接

觸面積比較小，壓強大，因此運轉(zhuǎn)初期的磨損比較快。

但是，磨損以后表面的微觀凸峰降低，接觸面積增大，

壓強減小，磨損的速度逐漸減慢。

2 ）穩(wěn)定磨損階段

屬于零件正常工作階段，磨損率穩(wěn)定且較低。這一階段的長短直接影響機(jī)器的壽命。

3 ）劇烈磨損階段

零件經(jīng)長時間工作磨損以后，表面精度下降，表面形狀和尺寸有較大的改變，破壞了 原有的間隙和潤滑性質(zhì)，使效率降低，溫度升高，沖擊振動加大，導(dǎo)致磨損加劇，最終導(dǎo) 致零件報廢。

（二）磨損的類型

按磨損的機(jī)理不同，機(jī)械零件的磨損大體分為四種基本類型：

1 ．黏著磨損  也稱膠合，當(dāng)摩擦表面的微觀凸峰在相互作用的各點處由于瞬時的溫升 和壓力而粘在一起后，相對運動時，材料從一個表面遷移到另一個表面，便形成粘著磨損。

2 ．疲勞磨損  也稱點蝕，是由于摩擦表面材料微體積在交變接觸應(yīng)力和摩擦力的作用 下，反復(fù)變形所產(chǎn)生的材料疲勞所引起的磨損。

3 ．磨粒磨損  也稱磨料磨損，是外部進(jìn)入摩擦表面的游離硬顆粒或硬的輪廓峰尖所引 起的磨損。

4 ．腐蝕磨損  當(dāng)摩擦表面材料在環(huán)境的化學(xué)或電化學(xué)作用下引起腐蝕，在摩擦副相對 運動時所產(chǎn)生的磨損即為腐蝕磨損。

（三）減小磨損的方法

（1 ）潤滑是減小摩擦、減小磨損的有效的方法。

合理選擇潤滑劑及添加劑，適當(dāng)選用高粘度的潤滑油、在潤滑油中使用極壓添加劑或 采用固體潤滑劑，可以提高耐疲勞磨損的能力。

(2)合理選擇摩擦副材料

由于相同金屬比異種金屬、單相金屬比多相金屬粘著傾向大，脆性材料比塑性材料抗 粘著能力高，所以選擇異種金屬、多相金屬、脆性材料有利于提高抗粘著磨損的能力。采 用硬度高和韌性好的材料有益于抵抗磨粒磨損、疲勞磨損和摩擦化學(xué)磨損。提高表面的光 潔程度，使表面盡量光滑，同樣可以提高耐疲勞磨損的能力。

（3 ）進(jìn)行表面處理

對摩擦表面進(jìn)行熱處理（表面淬火等）、化學(xué)處理（表面滲碳、氮化等）、噴涂、鍍層 等也可提高摩擦表面的耐磨性。

（4 ）注意控制摩擦副的工作條件

對于一定硬度的金屬材料，其磨損量隨著壓強的增大而增加，因此設(shè)計時一定要控制 最大許用壓強。另外，表面溫度過高易使油膜破壞，發(fā)生粘著，還易加速摩擦化學(xué)磨損的 進(jìn)程，所以應(yīng)限制摩擦表面的溫升。

第二節(jié)  潤滑

潤滑――是指在作相對運動的兩個摩擦表面之間加入潤滑劑，變干摩擦為加入潤滑劑 分子之間的摩擦。

潤滑的主要作用：

（1 ）降低摩擦，減少磨損

（2 ）降溫冷卻

（3 ）防止腐蝕

（4 ）緩沖吸振

（5 ）密封作用

一、常用潤滑劑及選擇

（一）潤滑油

1 、潤滑油的性能指標(biāo)

1 ）黏度

黏度的大小表示了液體流動時其內(nèi)摩擦阻力的大小，黏度愈大，內(nèi)摩擦阻力就愈大， 液體的流動性就愈差。

粘度可用動力黏度、運動黏度、條件黏度（恩氏黏度）等表示。我國的石油產(chǎn)品常用

運動黏度來標(biāo)定。

( 1)動力黏度  用 表示。

動力粘度的單位是： Pa.s （帕.秒）

(2)運動粘度 即動力粘度 與同溫度下該流體密度  的比值。

工程中常用運動粘度，單位是： m2/s  或 mm2/s

一般潤滑油的牌號就是該潤滑油在 40C （或 100C）時運動粘度（以 mm2/s 為單位） 的平均值。

(3)  條件粘度

2)  黏—溫特性

潤滑油的粘度一般隨溫度的升高而降低

3 ）油性  油性是指潤滑油濕潤或吸附于干摩擦表面的性能。吸附能力越強，油性越好。

4 ）極壓性  是潤滑油中加入含硫、氯、磷的有機(jī)極性化合物后，油中極性分子在金屬 表面生成抗磨、耐高壓化學(xué)反應(yīng)膜的能力。

5 ）凝點

6 ）傾點（流動點）

7 ）閃點

2 ．常用潤滑油

礦物潤滑油

合成潤滑油

潤滑油的選擇原則：在低速、重載、高溫、間隙大的情況下，應(yīng)選用粘度較大的潤滑 油；而在高速、輕載、低溫、間隙小的情況下應(yīng)選粘度較小的潤滑油。

(二)  潤滑脂

1 、 潤滑脂組成：潤滑脂俗稱黃油。  由潤滑油+稠化劑混合而成。 特點：稠度大，不易流失，承載能力

但穩(wěn)定性差，摩擦功耗大，流動性差，無冷卻效果——適于低速重載且溫度變化不大 處，難于連續(xù)供油時。

2 、 潤滑脂的性能指標(biāo)：

1 ）錐入度，反映其稠度大小。

2 ）滴點，是指潤滑脂受熱后從標(biāo)準(zhǔn)測量杯的孔口滴下第一滴油時的溫度。滴點決定 工作溫度。

3 ．固體潤滑劑：  石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯等。

二、常用潤滑方式及裝置

（一）油潤滑方式及裝置

1 、間歇供油 ——低速、輕載和不重要的場合

2 、連續(xù)供油 ——較重要場合

1 ）滴油潤滑——針閥式油杯                                      2 ）繩芯潤滑——利用繩芯的毛吸管作用吸油滴到軸頸上              3 ）油杯潤滑——油杯下端浸到油里                                4 ）浸油潤滑——軸頸直接浸到油池中潤滑，攪油損失較大            5 ）飛濺潤滑——利用下端浸在油池中的轉(zhuǎn)動件將潤滑油濺成油來潤滑、

6 ）壓力潤滑——用油泵進(jìn)行連續(xù)壓力供油，潤滑、冷卻，效果較好，適于重 載、高速或交變載荷作用。

7 ）油霧潤滑

（一） 脂潤滑方式及裝置

1 ）手工潤滑

2 ）油杯潤滑

3 ）集中潤滑

第三節(jié) 常用傳動裝置的潤滑

一、滑動軸承的潤滑

絕大部分滑動軸承都是采用潤滑油潤滑。潤滑油牌號應(yīng)根據(jù)軸頸的圓周速度 υ ，軸 頸的壓強 p 和軸承的工作溫度 t 等進(jìn)行選取，參見表 2-1。

對于潤滑要求不高、難以經(jīng)常供油，或低速重載以及作擺動運動之處的滑動軸承， 常采用潤滑脂潤滑?？筛鶕?jù)軸承所受壓力、速度和工作溫度來選擇潤滑脂的牌號，參見表 15.8 。在某些特殊場合可考慮使用氣體或固體潤滑劑。

二、滾動軸承的潤滑

滾動軸承的潤滑劑常用潤滑油或潤滑脂，可根據(jù) dn 值查表確定（d 為軸承內(nèi)徑， n 為軸的轉(zhuǎn)速）。

在 dn 值較高或軸上零件采用有潤滑時，滾動軸承應(yīng)采用油潤滑。

在 dn 值較小時，滾動軸承應(yīng)采用脂潤滑。潤滑脂具有不易流失，便于密封和維護(hù)， 使用周期長，所以應(yīng)用較多。

三、齒輪傳動的潤滑

1 、潤滑劑的選擇

齒輪傳動大多采用潤滑油進(jìn)行潤滑，閉式齒輪傳動潤滑油的粘度可根據(jù)齒輪的材料、 承載情況和圓周速度參考表確定。

2 、潤滑方式

（1 ）浸油潤滑(油浴潤滑)

用于齒輪的圓周速度 v ≤ 12m／s 處。大齒輪浸入油池中的深度約為 1～2 個全齒高， 但不小于 10   mm ，同時要求齒頂距離箱底不少于 30～50mm 。圓錐齒輪應(yīng)將整個齒寬浸入  油中（至少要有半個齒寬）。多級齒輪傳動應(yīng)盡量使各級齒輪的浸油深度相等

（2 ）壓力噴油潤滑

當(dāng)齒輪的圓周速度 v>12m／s 時，應(yīng)采用壓力噴油潤滑。即用油泵將具有一定壓力 的潤滑油經(jīng)油管、噴嘴直接噴射到齒輪嚙合處，  壓力噴油潤滑效果良好，但需要專門的裝

置，費用較貴。

（3 ）對于開式或半開式齒輪傳動及低速輕載的閉式齒輪傳動，由于其圓周速度較低， 一般選用潤滑脂或粘附性高的潤滑油進(jìn)行人工定期加油。

四、蝸桿傳動的潤滑

1 、潤滑劑的選擇

蝸桿傳動潤滑時，通常采用粘度較大的潤滑油。潤滑油的種類較多，實際中需根據(jù)蝸 桿、蝸輪配對材料和運轉(zhuǎn)條件合理選用。

2 、潤滑方式

蝸桿傳動應(yīng)選擇潤滑效果好、散熱作用突出的潤滑方式，常用的潤滑方式是浸油潤滑

和壓力噴油潤滑，選擇時可根據(jù)滑動速度 vs 參照表選取。

一般當(dāng)蝸桿圓周速度小于 4~5m／s 時，常采用下置式蝸桿傳動，浸油深度 h 約為蝸  桿的一個齒高，但油面不應(yīng)高于蝸桿上滾動軸承低一個滾動體的中心。當(dāng)蝸桿圓周速度 大于 4~5m／s 時，為避免攪油損失過大，采用上置式蝸桿傳動，此時浸油深度 h 約為蝸輪 半徑的 1／3。

第四節(jié)  機(jī)械裝置的密封

機(jī)械裝置密封的作用：

（1 ）阻止液體、氣體工作介質(zhì)、潤滑劑泄露；

（2 ）防止灰塵、水分進(jìn)入潤滑部位。

密封裝置有許多類型，兩個具有相對運動的結(jié)合面之間的密封稱為動密封。兩個相對  靜止的結(jié)合面之間的密封稱為靜密封。泄漏包括兩方面原因――密封面上有間隙及密封兩  側(cè)有壓力差。所有的靜密封和大部分動密封都是借助密封力使密封面互相靠近或嵌入以減  少或消除間隙，達(dá)到密封的目的，這類密封方式稱為接觸式密封。密封面間預(yù)留固定間隙， 依靠各種方法減少密封間隙兩側(cè)的壓力差而阻漏的密封方式，稱為非接觸式密封。

一、靜密封

靜密封只要求結(jié)合面間有連續(xù)閉合的壓力區(qū)，沒有相對運動，因此沒有因密封件而帶 來的摩擦、磨損問題。常見的靜密封方式有：

（1）研磨面密封  這是簡單的靜密封方法。要求將結(jié)合面研磨加工平整、光潔，并在壓

力下貼緊（間隙小于 5 ）。但加工要求高，密封要求高時不理想。

（2）墊片密封  這是較普遍的靜密封方法。是在結(jié)合面間加墊片，并在壓力下使墊片產(chǎn)生 彈性或塑性變形填滿密封面上的不平，消除間隙，達(dá)到密封的目的。在常溫、低壓、普通  介質(zhì)工作時可用紙、橡膠等墊片，在高壓及特殊高溫和低溫場合可用聚四氟乙烯墊片，一  般高溫、高壓下可用金屬墊片。

（3）密封膠密封  在結(jié)合面上涂密封膠是一種簡便良好的靜密封方法。密封膠有一定的流 動性，容易充滿結(jié)合面的間隙，粘附在金屬面上能大大減少泄漏，即使在較粗糙的表面上  密封效果也很好。密封膠型號很多（如鐵錨 602），使用時可查機(jī)械設(shè)計手冊。          （4）密封圈密封  在結(jié)合面上開密封圈槽，裝入密封圈，利用其在結(jié)合面間形成嚴(yán)密的壓 力區(qū)來達(dá)到密封的目的，效果甚好。

二、動密封

動密封是指工作時兩接合零件在密封表面有相對運動的密封。

由于動密封兩個結(jié)合面之間具有相對運動，所以選擇動密封件時，既要考慮密封性能， 又要避免或減少由于密封件而帶來的摩擦發(fā)熱和磨損，以保證一定的壽命?；剞D(zhuǎn)軸的動密  封有接觸式、非接觸式和組合式三種類型。

（一）接觸式密封

接觸式密封包括氈圈密封、橡膠密封等。由于密封件與軸或其它配合件直接接觸，工 作時產(chǎn)生摩擦磨損并使溫度升高，所以適用于中、低速運轉(zhuǎn)條件下軸承的密封。

1 、氈圈密封

2 、密封圈密封

3 、機(jī)械密封

(二)  非接觸式密封

非接觸式密封中密封件不與軸或配合件直接接觸，可用于高速運轉(zhuǎn)軸承的密封。

1 、 間隙式密封

即在軸和軸承蓋的之間留一個極窄的縫隙，徑向間隙通常為 0.1~0.3  mm ，適用于環(huán)境 比較干凈的脂潤滑軸承；若在軸承蓋上車出環(huán)形溝槽并填以潤滑脂，可提高密封效果，溝  槽數(shù)不應(yīng)少于 3 ；則在軸或軸套上開有“W"形槽，用來甩回滲漏的油，并在端蓋上開回油   孔（槽），適用于油潤滑，速度不限。

2 、迷宮式密封

根據(jù)迷宮曲路的伸展方向，迷宮的布置可以是徑向的或軸向的。迷宮式密封可用于油 潤滑和脂潤滑的軸承中，防塵防漏油效果較好，密封可靠，無摩擦損失，基本上不受圓周 速度的限制。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造安裝不便。

3 、擋油環(huán)（板）式密封

擋油環(huán)式，用于脂密封，防止油侵入軸承中使?jié)櫥魇?；擋油板式，用于油密封?/span> 既可阻止軸承中油的泄出，又可阻止外部油流沖擊或雜物的侵入。擋油盤（環(huán)）隨軸一起 轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速越高密封效果越好。

（三）組合式密封

是將幾種密封結(jié)構(gòu)組合在一起使用，可發(fā)揮兩者的優(yōu)點，使密封更為有效和可靠。