干滑动摩擦磨损和润滑滚动摩擦磨损的区别

摩擦现象是自然界中普遍存在的物理现象。对于机器来讲，摩擦会使效率降低，温度  升高，表面磨损。过渡的磨损会使机器丧失应有的精度，进而产生振动和噪音，缩短使用  寿命。世界上使用的能源大约有 1/3~1/2  消耗于摩擦。如果能够尽力减少无用的摩擦消耗， 便可大量节省能源。另外，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，如果能控制和减少磨损，则既减少设备维修次数和费用，又能节省制造零件及其所需材料的费用。

润滑是减小摩擦、减小磨损、提高机械效率的常用有效的方法。

关于摩擦、磨损与润滑的学科构成了摩擦学。

本章主要介绍有关摩擦、磨损和润滑的一些基础知识。

一、摩擦与磨损

一、摩擦

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。

滑动摩擦分为如下４种状态

１ .  干摩擦：是指表面间不加润滑剂的摩擦。

２ .  边界摩擦：是指摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开，其摩擦性质取决于边界膜 和表面的吸附性能时的摩擦。

３．流体摩擦：是指摩擦表面被流体膜隔开，摩擦性质取决于流体内部分子间粘性阻 力的摩擦。流体摩擦时的摩擦系数最小，且不会有磨损产生，是理想的摩擦状态。

４．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。

边界摩擦和混合摩擦在工程实际中很难区分，常统称为混合摩擦（或边界摩擦）。

二、磨损

磨损是零件表面材料逐渐损失的现象。磨损会影响机器的效率，降低工作的可靠性，

甚至促使机器提前报废。

单位时间（或单位行程、转等）材料的损失量，称为磨损率。

耐磨性：是指材料抵抗磨损的能力。与磨损率成倒数关系。

（一）磨损过程

一般零件的磨损过程大致可分为以下三个阶段：

1 ）磨合阶段

磨合（跑合）：是指新的零件在运转初期的磨损，

磨损率较高。新的摩擦副表面比较粗糙，真实微观接

触面积比较小，压强大，因此运转初期的磨损比较快。

但是，磨损以后表面的微观凸峰降低，接触面积增大，

压强减小，磨损的速度逐渐减慢。

2 ）稳定磨损阶段

属于零件正常工作阶段，磨损率稳定且较低。这一阶段的长短直接影响机器的寿命。

3 ）剧烈磨损阶段

零件经长时间工作磨损以后，表面精度下降，表面形状和尺寸有较大的改变，破坏了 原有的间隙和润滑性质，使效率降低，温度升高，冲击振动加大，导致磨损加剧，最终导 致零件报废。

（二）磨损的类型

按磨损的机理不同，机械零件的磨损大体分为四种基本类型：

1 ．黏着磨损  也称胶合，当摩擦表面的微观凸峰在相互作用的各点处由于瞬时的温升 和压力而粘在一起后，相对运动时，材料从一个表面迁移到另一个表面，便形成粘着磨损。

2 ．疲劳磨损  也称点蚀，是由于摩擦表面材料微体积在交变接触应力和摩擦力的作用 下，反复变形所产生的材料疲劳所引起的磨损。

3 ．磨粒磨损  也称磨料磨损，是外部进入摩擦表面的游离硬颗粒或硬的轮廓峰尖所引 起的磨损。

4 ．腐蚀磨损  当摩擦表面材料在环境的化学或电化学作用下引起腐蚀，在摩擦副相对 运动时所产生的磨损即为腐蚀磨损。

（三）减小磨损的方法

（1 ）润滑是减小摩擦、减小磨损的有效的方法。

合理选择润滑剂及添加剂，适当选用高粘度的润滑油、在润滑油中使用极压添加剂或 采用固体润滑剂，可以提高耐疲劳磨损的能力。

(2)合理选择摩擦副材料

由于相同金属比异种金属、单相金属比多相金属粘着倾向大，脆性材料比塑性材料抗 粘着能力高，所以选择异种金属、多相金属、脆性材料有利于提高抗粘着磨损的能力。采 用硬度高和韧性好的材料有益于抵抗磨粒磨损、疲劳磨损和摩擦化学磨损。提高表面的光 洁程度，使表面尽量光滑，同样可以提高耐疲劳磨损的能力。

（3 ）进行表面处理

对摩擦表面进行热处理（表面淬火等）、化学处理（表面渗碳、氮化等）、喷涂、镀层 等也可提高摩擦表面的耐磨性。

（4 ）注意控制摩擦副的工作条件

对于一定硬度的金属材料，其磨损量随着压强的增大而增加，因此设计时一定要控制 最大许用压强。另外，表面温度过高易使油膜破坏，发生粘着，还易加速摩擦化学磨损的 进程，所以应限制摩擦表面的温升。

第二节  润滑

润滑――是指在作相对运动的两个摩擦表面之间加入润滑剂，变干摩擦为加入润滑剂 分子之间的摩擦。

润滑的主要作用：

（1 ）降低摩擦，减少磨损

（2 ）降温冷却

（3 ）防止腐蚀

（4 ）缓冲吸振

（5 ）密封作用

一、常用润滑剂及选择

（一）润滑油

1 、润滑油的性能指标

1 ）黏度

黏度的大小表示了液体流动时其内摩擦阻力的大小，黏度愈大，内摩擦阻力就愈大， 液体的流动性就愈差。

粘度可用动力黏度、运动黏度、条件黏度（恩氏黏度）等表示。我国的石油产品常用

运动黏度来标定。

( 1)动力黏度  用 表示。

动力粘度的单位是： Pa.s （帕.秒）

(2)运动粘度 即动力粘度 与同温度下该流体密度  的比值。

工程中常用运动粘度，单位是： m2/s  或 mm2/s

一般润滑油的牌号就是该润滑油在 40C （或 100C）时运动粘度（以 mm2/s 为单位） 的平均值。

(3)  条件粘度

2)  黏—温特性

润滑油的粘度一般随温度的升高而降低

3 ）油性  油性是指润滑油湿润或吸附于干摩擦表面的性能。吸附能力越强，油性越好。

4 ）极压性  是润滑油中加入含硫、氯、磷的有机极性化合物后，油中极性分子在金属 表面生成抗磨、耐高压化学反应膜的能力。

5 ）凝点

6 ）倾点（流动点）

7 ）闪点

2 ．常用润滑油

矿物润滑油

合成润滑油

润滑油的选择原则：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；而在高速、轻载、低温、间隙小的情况下应选粘度较小的润滑油。

(二)  润滑脂

1 、 润滑脂组成：润滑脂俗称黄油。  由润滑油+稠化剂混合而成。 特点：稠度大，不易流失，承载能力

但稳定性差，摩擦功耗大，流动性差，无冷却效果——适于低速重载且温度变化不大 处，难于连续供油时。

2 、 润滑脂的性能指标：

1 ）锥入度，反映其稠度大小。

2 ）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。滴点决定 工作温度。

3 ．固体润滑剂：  石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯等。

二、常用润滑方式及装置

（一）油润滑方式及装置

1 、间歇供油 ——低速、轻载和不重要的场合

2 、连续供油 ——较重要场合

1 ）滴油润滑——针阀式油杯                                      2 ）绳芯润滑——利用绳芯的毛吸管作用吸油滴到轴颈上              3 ）油杯润滑——油杯下端浸到油里                                4 ）浸油润滑——轴颈直接浸到油池中润滑，搅油损失较大            5 ）飞溅润滑——利用下端浸在油池中的转动件将润滑油溅成油来润滑、

6 ）压力润滑——用油泵进行连续压力供油，润滑、冷却，效果较好，适于重 载、高速或交变载荷作用。

7 ）油雾润滑

（一） 脂润滑方式及装置

1 ）手工润滑

2 ）油杯润滑

3 ）集中润滑

第三节 常用传动装置的润滑

一、滑动轴承的润滑

绝大部分滑动轴承都是采用润滑油润滑。润滑油牌号应根据轴颈的圆周速度 υ ，轴 颈的压强 p 和轴承的工作温度 t 等进行选取，参见表 2-1。

对于润滑要求不高、难以经常供油，或低速重载以及作摆动运动之处的滑动轴承， 常采用润滑脂润滑。可根据轴承所受压力、速度和工作温度来选择润滑脂的牌号，参见表 15.8 。在某些特殊场合可考虑使用气体或固体润滑剂。

二、滚动轴承的润滑

滚动轴承的润滑剂常用润滑油或润滑脂，可根据 dn 值查表确定（d 为轴承内径， n 为轴的转速）。

在 dn 值较高或轴上零件采用有润滑时，滚动轴承应采用油润滑。

在 dn 值较小时，滚动轴承应采用脂润滑。润滑脂具有不易流失，便于密封和维护， 使用周期长，所以应用较多。

三、齿轮传动的润滑

1 、润滑剂的选择

齿轮传动大多采用润滑油进行润滑，闭式齿轮传动润滑油的粘度可根据齿轮的材料、 承载情况和圆周速度参考表确定。

2 、润滑方式

（1 ）浸油润滑(油浴润滑)

用于齿轮的圆周速度 v ≤ 12m／s 处。大齿轮浸入油池中的深度约为 1～2 个全齿高， 但不小于 10   mm ，同时要求齿顶距离箱底不少于 30～50mm 。圆锥齿轮应将整个齿宽浸入  油中（至少要有半个齿宽）。多级齿轮传动应尽量使各级齿轮的浸油深度相等

（2 ）压力喷油润滑

当齿轮的圆周速度 v>12m／s 时，应采用压力喷油润滑。即用油泵将具有一定压力 的润滑油经油管、喷嘴直接喷射到齿轮啮合处，  压力喷油润滑效果良好，但需要专门的装

置，费用较贵。

（3 ）对于开式或半开式齿轮传动及低速轻载的闭式齿轮传动，由于其圆周速度较低， 一般选用润滑脂或粘附性高的润滑油进行人工定期加油。

四、蜗杆传动的润滑

1 、润滑剂的选择

蜗杆传动润滑时，通常采用粘度较大的润滑油。润滑油的种类较多，实际中需根据蜗 杆、蜗轮配对材料和运转条件合理选用。

2 、润滑方式

蜗杆传动应选择润滑效果好、散热作用突出的润滑方式，常用的润滑方式是浸油润滑

和压力喷油润滑，选择时可根据滑动速度 vs 参照表选取。

一般当蜗杆圆周速度小于 4~5m／s 时，常采用下置式蜗杆传动，浸油深度 h 约为蜗  杆的一个齿高，但油面不应高于蜗杆上滚动轴承低一个滚动体的中心。当蜗杆圆周速度 大于 4~5m／s 时，为避免搅油损失过大，采用上置式蜗杆传动，此时浸油深度 h 约为蜗轮 半径的 1／3。

第四节  机械装置的密封

机械装置密封的作用：

（1 ）阻止液体、气体工作介质、润滑剂泄露；

（2 ）防止灰尘、水分进入润滑部位。

密封装置有许多类型，两个具有相对运动的结合面之间的密封称为动密封。两个相对  静止的结合面之间的密封称为静密封。泄漏包括两方面原因――密封面上有间隙及密封两  侧有压力差。所有的静密封和大部分动密封都是借助密封力使密封面互相靠近或嵌入以减  少或消除间隙，达到密封的目的，这类密封方式称为接触式密封。密封面间预留固定间隙， 依靠各种方法减少密封间隙两侧的压力差而阻漏的密封方式，称为非接触式密封。

一、静密封

静密封只要求结合面间有连续闭合的压力区，没有相对运动，因此没有因密封件而带 来的摩擦、磨损问题。常见的静密封方式有：

（1）研磨面密封  这是简单的静密封方法。要求将结合面研磨加工平整、光洁，并在压

力下贴紧（间隙小于 5 ）。但加工要求高，密封要求高时不理想。

（2）垫片密封  这是较普遍的静密封方法。是在结合面间加垫片，并在压力下使垫片产生 弹性或塑性变形填满密封面上的不平，消除间隙，达到密封的目的。在常温、低压、普通  介质工作时可用纸、橡胶等垫片，在高压及特殊高温和低温场合可用聚四氟乙烯垫片，一  般高温、高压下可用金属垫片。

（3）密封胶密封  在结合面上涂密封胶是一种简便良好的静密封方法。密封胶有一定的流 动性，容易充满结合面的间隙，粘附在金属面上能大大减少泄漏，即使在较粗糙的表面上  密封效果也很好。密封胶型号很多（如铁锚 602），使用时可查机械设计手册。          （4）密封圈密封  在结合面上开密封圈槽，装入密封圈，利用其在结合面间形成严密的压 力区来达到密封的目的，效果甚好。

二、动密封

动密封是指工作时两接合零件在密封表面有相对运动的密封。

由于动密封两个结合面之间具有相对运动，所以选择动密封件时，既要考虑密封性能， 又要避免或减少由于密封件而带来的摩擦发热和磨损，以保证一定的寿命。回转轴的动密  封有接触式、非接触式和组合式三种类型。

（一）接触式密封

接触式密封包括毡圈密封、橡胶密封等。由于密封件与轴或其它配合件直接接触，工 作时产生摩擦磨损并使温度升高，所以适用于中、低速运转条件下轴承的密封。

1 、毡圈密封

2 、密封圈密封

3 、机械密封

(二)  非接触式密封

非接触式密封中密封件不与轴或配合件直接接触，可用于高速运转轴承的密封。

1 、 间隙式密封

即在轴和轴承盖的之间留一个极窄的缝隙，径向间隙通常为 0.1~0.3  mm ，适用于环境 比较干净的脂润滑轴承；若在轴承盖上车出环形沟槽并填以润滑脂，可提高密封效果，沟  槽数不应少于 3 ；则在轴或轴套上开有“W"形槽，用来甩回渗漏的油，并在端盖上开回油   孔（槽），适用于油润滑，速度不限。

2 、迷宫式密封

根据迷宫曲路的伸展方向，迷宫的布置可以是径向的或轴向的。迷宫式密封可用于油 润滑和脂润滑的轴承中，防尘防漏油效果较好，密封可靠，无摩擦损失，基本上不受圆周 速度的限制。但结构复杂，制造安装不便。

3 、挡油环（板）式密封

挡油环式，用于脂密封，防止油侵入轴承中使润滑脂流失；挡油板式，用于油密封， 既可阻止轴承中油的泄出，又可阻止外部油流冲击或杂物的侵入。挡油盘（环）随轴一起 转动，转速越高密封效果越好。

（三）组合式密封

是将几种密封结构组合在一起使用，可发挥两者的优点，使密封更为有效和可靠。