文档介绍：华南理工大学第10章摩擦学设计方法? 摩擦? 磨损? 润滑? 摩擦状态 摩擦状态 摩擦状态分类与特性摩擦状态大致可以分为: (1)流体动压润滑; (2)流体静压润滑(简称弹流润滑); (3)弹性流体动压润滑(4)薄膜润; ; (5)边界润滑; (6)干摩擦状态等几种基本类型,如图 所示。(a)干摩擦 v(b)边界润滑 v(c)混合润滑 v v(d)薄膜润滑弹性变形 v(e)弹流润滑(f)流体润滑 摩擦状态低速或无速度下的面接触摩擦副,如滑动轴承、导轨等通过外部压力将流体送到摩擦表面之间,强制形成润滑膜 1~100 ?m 液体静压润滑中高速下的面接触摩擦副, 如滑动轴承由摩擦表面的相对运动所产生的动压效应形成流体润滑膜 1~100 ?m 流体动压润滑中高速下点线接触摩擦副, 如齿轮、滚动轴承等与流体动压润滑相同 ~1 ?m 弹性流体动压润滑低速下的点线接触、高精度摩擦副,如精密滚动轴承等与流体动压润滑相同 10~100 nm 薄膜润滑低速重载条件下的高精度摩擦副润滑油分子与金属表面产生物理或化学作用而形成润滑膜 1~50 nm 边界润滑无润滑或自润滑的摩擦副表面氧化膜、气体吸附膜等 1~10 nm 干摩擦应用润滑膜形成方式典型膜厚摩擦状态表 各种摩擦状态的基本特征 。在工程实际中,并不存在真正的干摩擦,因为任何零件的表面不仅会因氧化而形成氧化膜, 而且多少也会被润滑油所湿润或受到“油污”。在机械设计中,通常都把这种未经人为润滑的摩擦状态当作“干”摩擦处理(图 a)。(a)干摩擦 v 。当运动副的摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开,摩擦性质取决于边界膜和表面的吸附性能时的摩擦称为边界摩擦(图 b )。润滑油中的脂肪酸是一种极性化合物,它的极性分子能牢固地吸附在金属表面上。吸附在金属表面上的分子膜,称为边界膜。(b)边界润滑 v 按边界膜形成机理,边界膜分为吸附膜(物理吸附膜及化学吸附膜)和反应膜。润滑剂中脂肪酸的极性分子牢固地吸附在金属表面上,就形成物理吸附膜;润滑剂中分子受化学键力作用而贴附在金属表面上所形成的吸附膜则称为化学吸附膜。吸附膜的吸附强度随温度升高而下降,达到一定温度后,吸附膜发生软化、失向和脱吸现象,从而使润滑作用降低,磨损率和摩擦系数都将迅速增加。合理选择摩擦副材料和润滑剂,降低表面粗糙度值, 在润滑剂中加入适量的油性添加剂和极压添加剂,都能提高边界膜强度。 21 min aaRR h???( ) 当摩擦状态处于边界摩擦及流体摩擦的混合状态时称为混合摩擦(图 )。混合摩擦也称为混合润滑。混合润滑及流体润滑可以用膜厚比?来大致估计。(c)混合润滑 v 式中: h min ——两滑动粗糙表面间的最小公称油膜厚度; R a1、R a2——两表面轮廓算术平均偏差。当膜厚比λ≤ 1 时,为边界摩擦(润滑)状态;当λ=1~3时,为混合摩擦(润滑)状态;当λ>3 时,为流体摩擦(润滑)状态。当摩擦表面间处于边界摩擦与流体摩擦的混合状态时(膜厚比λ= 1 ~3),称为混合摩擦。混合摩擦时,如流体润滑膜的厚度增大,表面轮廓峰直接接触的数量就要减小,润滑膜的承载比例也随之增加。所以在一定条件下,混合摩擦能有效地降低摩擦阻力,其摩擦系数要比边界摩擦时小得多。但因表面间仍有轮廓峰的直接接触,所以不可避免地仍有磨损存在。 ,摩擦性质取决于流体内部分子间粘性阻力的摩擦称为流体摩擦,或称为流体润滑。当摩擦面间的润滑膜厚度大到足以将两个表面的轮廓峰完全隔开(即?>5)时,即形成了完全的流体摩擦。这时润滑剂中的分子已大都不受金属表面吸附作用的支配而自由移动,摩擦是在流体内部的分子之间进行,所以摩擦系数极小(油润滑时约为 ~ ),而且不会有磨损产生,是理想的摩擦状态。