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【课程】河南广播电视大学_机械设计基础8_2.6

 百眼通 2015-07-07
 
2.6  摩擦、磨损和润滑
 
想一想:

1.如何使自行车在运动时,链条与飞轮啮合更顺畅?

机器中许多相接触的零件间作相对运动,产生摩擦,导致能量损耗、效率降低、温度升高、零件磨损。过度磨损使零件失效,并使机器精度降低,产生振动和噪声,缩短寿命。为了提高机器的效率、使用寿命和经济性,必须设法尽量减小摩擦以减少磨损。润滑是减小摩擦、减少磨损最有效的方法。

一、摩擦

在正压力作用下的两相接触的物体,接触面间产生抵抗切向滑动阻力的现象称为摩擦。按运动形式摩擦可分为滑动摩擦和滚动摩擦。

滑动摩擦:作相对滑动的两接触物体间的摩擦称为滑动摩擦,如滑动轴承的轴瓦与轴颈、丝杆与螺母间的摩擦。

滚动摩擦:作相对滚动的以点或线接触的两物体,其接触处产生的摩擦称为滚动摩擦,如滚动轴承中滚动体与内、外圈间、滚动螺旋与螺母、齿轮轮齿在节点啮合时的摩擦。

按摩擦状态来分,滑动摩擦又分为:干摩擦、流体摩擦、边界摩擦和混合摩擦。

1.干摩擦

摩擦面间不加润滑剂时的摩擦为干摩擦[见上图(a)]。
2.边界摩擦
摩擦副间有少量润滑剂[图(b)],摩擦表面上形成极薄的润滑剂膜,强度低,易破裂,致使摩擦面间部分直接接触,这种摩擦为边界摩擦。
3.流体摩擦
摩擦副表面间被一层压力流体完全隔开时的摩擦称为流体摩擦[图(c)]。
4.混合摩擦
处于边界摩擦与流体摩擦的混合状态称为混合摩擦[图(d)]。
二、磨损

摩擦使零件表面材料逐渐损失的现象称为磨损。磨损改变零件的尺寸和形状,破坏工作表面,影响零件和机器的功能,缩短使用寿命,并消耗材料和能量,一般应减少磨损。

1.磨损过程
一般机械零件的磨损过程分为:磨合阶段、稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段。
   

(1) 磨合阶段(右图Oa段)

(2) 稳定磨损阶段(右图ab段)

(3) 剧烈磨损阶段(右图中bc段)

注意:正确的“跑合”(磨合),可以延长“稳定磨损阶段”。因此,新机器应特别注意在低速轻载下“跑合”运行一段时间,以便提高机器的使用寿命。
2.磨损类型
按照破坏机理的不同,磨损分为以下四种类型:
(1)粘着磨损
在高压和变形热量作用下,摩擦表面轮廓凸峰接触处产生粘着结点。摩擦副作相对运动时,由于剪切作用,一个表面的材料粘附到另一表面上,形成粘着磨损。如蜗轮齿圈上铜粘附到蜗杆齿面上。这是金属摩擦副中最普遍的一种磨损形式。
(2)磨粒磨损
摩擦面间的外来硬颗粒或较硬表面的轮廓峰对较软表面进行切削或刮擦而造成的磨损称为磨粒磨损。这是一种机械磨损,甚为常见,如开式齿轮的磨损。
(3)疲劳磨损

受变接触应力作用的摩擦副,表面形成疲劳点蚀,小片金属剥落,称为疲劳磨损。

(4)疲劳磨损
金属表面材料与周围介质起化学反应或电化学作用而造成材料脱落,这是一种机械化学磨损。
3.减少磨损的方法
减少磨损的方法应结合磨损类型来考虑。一般为:合理选择摩擦副材料、表面硬度和表面粗糙度;良好的润滑:形成流体润滑、或采用含油性和极压添加剂的润滑剂、合理选择润滑油粘度;降低摩擦副表面温度;控制压强等。
三、润滑

润滑脂是润滑油与稠化剂的膏状混合物。其润滑性能主要取决于所用的润滑油、稠化剂的种类和含量。滑脂的流动性小,不易流失,所以密封简单,不需经常补充。润滑脂对载荷和速度变化不是很敏感,有较大的适应范围,但因其摩擦损耗较大,机械效率较低,故不宜用于高速传动的场合。

润滑脂的主要性能指标有:
(1) 滴点 是指润滑脂受热后从标准测量杯的孔口滴下第一滴油时的温度。
(2)锥入度 即润滑脂的稠度。
3. 润滑剂的选用
润滑剂选用的基本原则是:
(1)在低速、重载、高温、间隙大的情况下,应选用粘度较大的润滑油。
(2)在高速、轻载、低温、间隙小的情况下,应选用粘度较小的润滑油。
(3)润滑脂主要用于速度低、载荷大、不需经常加油、使用要求不高或灰尘较多的场合。
(4)气体、固体润滑剂主要用于高温、高压、防止污染等一般润滑剂不能适用的场合。
4.请你思考一下:
1)选择润滑方式及装置时应考虑的因素?
2)设备润滑管理的意义?

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