干滑動(dòng)摩擦磨損和潤(rùn)滑滾動(dòng)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(duì)于機(jī)器來(lái)講，摩擦?xí)剐式档停瑴囟?/span>  升高，表面磨損。過(guò)渡的磨損會(huì)使機(jī)器喪失應(yīng)有的精度，進(jìn)而產(chǎn)生振動(dòng)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(wú)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(guò)限度而報(bào)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(fèi)用，又能節(jié)省制造零件及其所需材料的費(fèi)用。

潤(rùn)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(rùn)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(rùn)滑的一些基礎(chǔ)知識(shí)。

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(duì)運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。

外 摩 擦：在相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)的摩擦。

動(dòng) 摩 擦：在相對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行中的摩擦。

滑動(dòng)摩擦：物體表面間的運(yùn)動(dòng)形式是相對(duì)滑動(dòng)。

滾動(dòng)摩擦：物體表面間的運(yùn)動(dòng)形式是相對(duì)滾動(dòng)。

滑動(dòng)摩擦分為如下４種狀態(tài)

１ .  干摩擦：是指表面間不加潤(rùn)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(kāi)，其摩擦性質(zhì)取決于邊界膜 和表面的吸附性能時(shí)的摩擦。

３．流體摩擦：是指摩擦表面被流體膜隔開(kāi)，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(huì)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)。混合摩擦能有 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(shí)際中很難區(qū)分，常統(tǒng)稱(chēng)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(huì)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(bào)廢。

單位時(shí)間（或單位行程、轉(zhuǎn)等）材料的損失量，稱(chēng)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(guò)程

一般零件的磨損過(guò)程大致可分為以下三個(gè)階段：

1 ）磨合階段

磨合（跑合）：是指新的零件在運(yùn)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(shí)微觀接

觸面積比較小，壓強(qiáng)大，因此運(yùn)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(qiáng)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(zhǎng)短直接影響機(jī)器的壽命。

3 ）劇烈磨損階段

零件經(jīng)長(zhǎng)時(shí)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(rùn)滑性質(zhì)，使效率降低，溫度升高，沖擊振動(dòng)加大，導(dǎo)致磨損加劇，最終導(dǎo) 致零件報(bào)廢。

（二）磨損的類(lèi)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(lèi)型：

1 ．黏著磨損  也稱(chēng)膠合，當(dāng)摩擦表面的微觀凸峰在相互作用的各點(diǎn)處由于瞬時(shí)的溫升 和壓力而粘在一起后，相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，材料從一個(gè)表面遷移到另一個(gè)表面，便形成粘著磨損。

2 ．疲勞磨損  也稱(chēng)點(diǎn)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(chēng)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(duì) 運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的磨損即為腐蝕磨損。

（三）減小磨損的方法

（1 ）潤(rùn)滑是減小摩擦、減小磨損的有效的方法。

合理選擇潤(rùn)滑劑及添加劑，適當(dāng)選用高粘度的潤(rùn)滑油、在潤(rùn)滑油中使用極壓添加劑或 采用固體潤(rùn)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(duì)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(duì)于一定硬度的金屬材料，其磨損量隨著壓強(qiáng)的增大而增加，因此設(shè)計(jì)時(shí)一定要控制 最大許用壓強(qiáng)。另外，表面溫度過(guò)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(rùn)滑

潤(rùn)滑――是指在作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)摩擦表面之間加入潤(rùn)滑劑，變干摩擦為加入潤(rùn)滑劑 分子之間的摩擦。

潤(rùn)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(rùn)滑劑及選擇

（一）潤(rùn)滑油

1 、潤(rùn)滑油的性能指標(biāo)

1 ）黏度

黏度的大小表示了液體流動(dòng)時(shí)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(dòng)性就愈差。

粘度可用動(dòng)力黏度、運(yùn)動(dòng)黏度、條件黏度（恩氏黏度）等表示。我國(guó)的石油產(chǎn)品常用

運(yùn)動(dòng)黏度來(lái)標(biāo)定。

( 1)動(dòng)力黏度  用 表示。

動(dòng)力粘度的單位是： Pa.s （帕.秒）

(2)運(yùn)動(dòng)粘度 即動(dòng)力粘度 與同溫度下該流體密度  的比值。

工程中常用運(yùn)動(dòng)粘度，單位是： m2/s  或 mm2/s

一般潤(rùn)滑油的牌號(hào)就是該潤(rùn)滑油在 40C （或 100C）時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度（以 mm2/s 為單位） 的平均值。

(3)  條件粘度

2)  黏—溫特性

潤(rùn)滑油的粘度一般隨溫度的升高而降低

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

4 ）極壓性  是潤(rùn)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(diǎn)

6 ）傾點(diǎn)（流動(dòng)點(diǎn)）

7 ）閃點(diǎn)

2 ．常用潤(rùn)滑油

礦物潤(rùn)滑油

合成潤(rùn)滑油

潤(rùn)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(rùn)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(rùn)滑油。

(二)  潤(rùn)滑脂

1 、 潤(rùn)滑脂組成：潤(rùn)滑脂俗稱(chēng)黃油。  由潤(rùn)滑油+稠化劑混合而成。 特點(diǎn)：稠度大，不易流失，承載能力

但穩(wěn)定性差，摩擦功耗大，流動(dòng)性差，無(wú)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(shí)。

2 、 潤(rùn)滑脂的性能指標(biāo)：

1 ）錐入度，反映其稠度大小。

2 ）滴點(diǎn)，是指潤(rùn)滑脂受熱后從標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量杯的孔口滴下第一滴油時(shí)的溫度。滴點(diǎn)決定 工作溫度。

3 ．固體潤(rùn)滑劑：  石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯等。

二、常用潤(rùn)滑方式及裝置

（一）油潤(rùn)滑方式及裝置

1 、間歇供油 ——低速、輕載和不重要的場(chǎng)合

2 、連續(xù)供油 ——較重要場(chǎng)合

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

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

7 ）油霧潤(rùn)滑

（一） 脂潤(rùn)滑方式及裝置

1 ）手工潤(rùn)滑

2 ）油杯潤(rùn)滑

3 ）集中潤(rùn)滑

第三節(jié) 常用傳動(dòng)裝置的潤(rùn)滑

一、滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑

絕大部分滑動(dòng)軸承都是采用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑。潤(rùn)滑油牌號(hào)應(yīng)根據(jù)軸頸的圓周速度 υ ，軸 頸的壓強(qiáng) p 和軸承的工作溫度 t 等進(jìn)行選取，參見(jiàn)表 2-1。

對(duì)于潤(rùn)滑要求不高、難以經(jīng)常供油，或低速重載以及作擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)之處的滑動(dòng)軸承， 常采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。可根據(jù)軸承所受壓力、速度和工作溫度來(lái)選擇潤(rùn)滑脂的牌號(hào)，參見(jiàn)表 15.8 。在某些特殊場(chǎng)合可考慮使用氣體或固體潤(rùn)滑劑。

二、滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑

滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑劑常用潤(rùn)滑油或潤(rùn)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(rùn)滑時(shí)，滾動(dòng)軸承應(yīng)采用油潤(rùn)滑。

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

三、齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑

1 、潤(rùn)滑劑的選擇

齒輪傳動(dòng)大多采用潤(rùn)滑油進(jìn)行潤(rùn)滑，閉式齒輪傳動(dòng)潤(rùn)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(rùn)滑方式

（1 ）浸油潤(rùn)滑(油浴潤(rùn)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(gè)全齒高， 但不小于 10   mm ，同時(shí)要求齒頂距離箱底不少于 30～50mm 。圓錐齒輪應(yīng)將整個(gè)齒寬浸入  油中（至少要有半個(gè)齒寬）。多級(jí)齒輪傳動(dòng)應(yīng)盡量使各級(jí)齒輪的浸油深度相等

（2 ）壓力噴油潤(rùn)滑

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

置，費(fèi)用較貴。

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

四、蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑

1 、潤(rùn)滑劑的選擇

蝸桿傳動(dòng)潤(rùn)滑時(shí)，通常采用粘度較大的潤(rùn)滑油。潤(rùn)滑油的種類(lèi)較多，實(shí)際中需根據(jù)蝸 桿、蝸輪配對(duì)材料和運(yùn)轉(zhuǎn)條件合理選用。

2 、潤(rùn)滑方式

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

和壓力噴油潤(rùn)滑，選擇時(shí)可根據(jù)滑動(dòng)速度 vs 參照表選取。

一般當(dāng)蝸桿圓周速度小于 4~5m／s 時(shí)，常采用下置式蝸桿傳動(dòng)，浸油深度 h 約為蝸  桿的一個(gè)齒高，但油面不應(yīng)高于蝸桿上滾動(dòng)軸承低一個(gè)滾動(dòng)體的中心。當(dāng)蝸桿圓周速度 大于 4~5m／s 時(shí)，為避免攪油損失過(guò)大，采用上置式蝸桿傳動(dòng)，此時(shí)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(rùn)滑劑泄露；

（2 ）防止灰塵、水分進(jìn)入潤(rùn)滑部位。

密封裝置有許多類(lèi)型，兩個(gè)具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的結(jié)合面之間的密封稱(chēng)為動(dòng)密封。兩個(gè)相對(duì)  靜止的結(jié)合面之間的密封稱(chēng)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(dòng)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(lèi)密封方式稱(chēng)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(chēng)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(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此沒(méi)有因密封件而帶 來(lái)的摩擦、磨損問(wèn)題。常見(jiàn)的靜密封方式有：

（1）研磨面密封  這是簡(jiǎn)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(shí)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(shí)可用紙、橡膠等墊片，在高壓及特殊高溫和低溫場(chǎng)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(jiǎn)便良好的靜密封方法。密封膠有一定的流 動(dòng)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(hào)很多（如鐵錨 602），使用時(shí)可查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。          （4）密封圈密封  在結(jié)合面上開(kāi)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(lái)達(dá)到密封的目的，效果甚好。

二、動(dòng)密封

動(dòng)密封是指工作時(shí)兩接合零件在密封表面有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的密封。

由于動(dòng)密封兩個(gè)結(jié)合面之間具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以選擇動(dòng)密封件時(shí)，既要考慮密封性能， 又要避免或減少由于密封件而帶來(lái)的摩擦發(fā)熱和磨損，以保證一定的壽命。回轉(zhuǎn)軸的動(dòng)密  封有接觸式、非接觸式和組合式三種類(lèi)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(shí)產(chǎn)生摩擦磨損并使溫度升高，所以適用于中、低速運(yùn)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(yùn)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(gè)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(rùn)滑軸承；若在軸承蓋上車(chē)出環(huán)形溝槽并填以潤(rùn)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(kāi)有“W"形槽，用來(lái)甩回滲漏的油，并在端蓋上開(kāi)回油   孔（槽），適用于油潤(rùn)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(rùn)滑和脂潤(rùn)滑的軸承中，防塵防漏油效果較好，密封可靠，無(wú)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В粨跤桶迨剑糜谟兔芊猓?/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(pán)（環(huán)）隨軸一起 轉(zhuǎn)動(dòng)，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(diǎn)，使密封更為有效和可靠。