工程摩擦學7減摩材料ppt課件

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1、2023-1-5 工程摩擦學基礎工程摩擦學基礎Fundamental of Fundamental of Engineering Tribology Engineering Tribology 2023-1-57.1.1常用金屬減摩材料常用金屬減摩材料7.1 7.1 減減 摩摩 材材 料料 巴氏合金巴氏合金,由由E.Babbitt(1839年年)發明發明小的摩擦系數小的摩擦系數.(1)較好的耐磨性、抗粘著性和磨合性；較好的耐磨性、抗粘著性和磨合性；(2)良好的順應性和嵌合性良好的順應性和嵌合性;(3)足夠的強度足夠的強度;(4)導熱性好、熱膨脹系數小、抗腐蝕好，與油膜的吸附能力強導熱性好、熱膨

2、脹系數小、抗腐蝕好，與油膜的吸附能力強.錫基合金的硬度較低錫基合金的硬度較低HB13-32,熔點也較低熔點也較低240-320.摩擦系數摩擦系數和膨脹系數小，塑性和導熱好等優點，但疲勞強度低。和膨脹系數小，塑性和導熱好等優點，但疲勞強度低。2023-1-57.1.1常用金屬減摩材料常用金屬減摩材料 巴氏合金巴氏合金,由由E.Babbitt(1839年年)發明發明 鉛基合金以鉛為主，含有適量的銻(10-38)和錫(0-20)也是一種在軟基體上分布著硬質點的軸承合金。該合金的成本低高溫強度好，有自潤滑性，但耐磨性、導熱性以及鋼背的附著能力不及錫基合金，可用于載荷不大和轉速不高的場合。2023-1-

3、52023-1-52023-1-57.1.1常用金屬減摩材料常用金屬減摩材料2)銅基軸承合金銅基軸承合金 錫青銅和鉛青銅錫青銅和鉛青銅:錫青銅的機械強度較高，減摩性錫青銅的機械強度較高，減摩性和耐磨性也較好，適宜于制造重載軸承。鉛青銅的承和耐磨性也較好，適宜于制造重載軸承。鉛青銅的承載能力和疲勞強度較高能在載能力和疲勞強度較高能在250以下的溫度正常以下的溫度正常工作，但順應性和嵌合性較差，也不耐腐蝕。工作，但順應性和嵌合性較差，也不耐腐蝕。3)鋁基軸承合金鋁基軸承合金 鋁銻鎂軸承合金和高錫鋁基軸承合金鋁銻鎂軸承合金和高錫鋁基軸承合金:鋁銻鎂軸承合金適鋁銻鎂軸承合金適用于載荷不超過用于載荷不超

4、過20Nmm2及滑動速度不大于及滑動速度不大于10m/s的滑動的滑動軸承。高錫鋁基軸承合金適用于載荷不超過軸承。高錫鋁基軸承合金適用于載荷不超過28Nmm2及滑及滑動速度不大于動速度不大于13m/s的滑動軸承。的滑動軸承。2023-1-57.1.1常用金屬減摩材料常用金屬減摩材料4)多層合金減摩材料多層合金減摩材料 該材料為雙金屬、三金屬等結構，各種金屬的性該材料為雙金屬、三金屬等結構，各種金屬的性能具有互補性，以滿足機器高速、重載等工況下的使能具有互補性，以滿足機器高速、重載等工況下的使用要求。用要求。2023-1-57.1.1常用金屬減摩材料常用金屬減摩材料4)多層合金減摩材料多層合金減摩

5、材料 該材料為雙金屬、三金屬等結構，各種金屬的性該材料為雙金屬、三金屬等結構，各種金屬的性能具有互補性，以滿足機器高速、重載等工況下的使能具有互補性，以滿足機器高速、重載等工況下的使用要求。用要求。2023-1-57.1.1常用金屬減摩材料常用金屬減摩材料5)粉末冶金減摩材料粉末冶金減摩材料該材料是用金屬粉末與具有減摩性能的非金屬固體粉該材料是用金屬粉末與具有減摩性能的非金屬固體粉末。按一定比例，經混合后壓制成型再經燒結和整末。按一定比例，經混合后壓制成型再經燒結和整形得到的一種具有多孔性組織的材料。一般孔隙度在形得到的一種具有多孔性組織的材料。一般孔隙度在15-20范圍。如用浸范圍。如用浸

6、方法使孔隙中充滿潤滑油，方法使孔隙中充滿潤滑油，便成為一種具有自潤滑性能的減摩材料，含油軸承即便成為一種具有自潤滑性能的減摩材料，含油軸承即為這種材料的一種制品。銅基為這種材料的一種制品。銅基:該材料自潤滑性能、該材料自潤滑性能、減摩性能均較好，硬度低，易跑合。鐵基減摩性能均較好，硬度低，易跑合。鐵基:其特點是其特點是承載能力高，價格低。承載能力高，價格低。2023-1-57.1.2 常用非金屬減摩材料常用非金屬減摩材料1)聚酰胺聚酰胺(PA)通稱為尼龍。它具有較高的機械強度和較好的耐通稱為尼龍。它具有較高的機械強度和較好的耐磨性及白潤滑性能，摩擦系數磨性及白潤滑性能，摩擦系數0.25，易成型

7、，價格，易成型，價格低，耐磨蝕?？稍跓o潤滑條件下工作。然而尼龍熱膨低，耐磨蝕?？稍跓o潤滑條件下工作。然而尼龍熱膨脹系數大，導熱性差，有吸濕性。不宜在潮濕或溫度脹系數大，導熱性差，有吸濕性。不宜在潮濕或溫度變化較大的環境下工作，在有泥沙或塵土的環境中工變化較大的環境下工作，在有泥沙或塵土的環境中工作時其耐磨性優于袖承鋼，比青銅的耐磨性高幾倍。作時其耐磨性優于袖承鋼，比青銅的耐磨性高幾倍。在尼龍中添加聚四氟乙烯、二硫化鉬、石墨或云母等在尼龍中添加聚四氟乙烯、二硫化鉬、石墨或云母等固體潤滑劑后，可降低摩擦系數；添加金屬粉可增加固體潤滑劑后，可降低摩擦系數；添加金屬粉可增加導熱性，而添加玻璃纖維等，也

8、提高強度，增加耐磨導熱性，而添加玻璃纖維等，也提高強度，增加耐磨性。性。2023-1-57.1.2 常用非金屬減摩材料常用非金屬減摩材料2)聚甲醛聚甲醛(POM)POM具有優良的綜合性能，吸水性小，尺寸穩定，具有優良的綜合性能，吸水性小，尺寸穩定，物理和機械性能超過尼龍。彈性模量和硬度高，在物理和機械性能超過尼龍。彈性模量和硬度高，在850以保持抗拉強度長期不變，耐腐蝕摩擦系數以保持抗拉強度長期不變，耐腐蝕摩擦系數低而穩定。但熱穩定性差收縮率大在大氣中曝曬低而穩定。但熱穩定性差收縮率大在大氣中曝曬易老化。易老化。2023-1-57.1.2 常用非金屬減摩材料常用非金屬減摩材料3)聚四氟乙烯聚四

9、氟乙烯(PTFE)形成低能量的表面，使表面分子可以相互滑動，呈現形成低能量的表面，使表面分子可以相互滑動，呈現出極低的摩探系數出極低的摩探系數(0.10.04)。它與金屬等摩擦時，。它與金屬等摩擦時，能在極短時間內在金屬表面上形成一層聚四氟乙烯轉能在極短時間內在金屬表面上形成一層聚四氟乙烯轉移膜，以致金屬與移膜，以致金屬與PTFE的摩擦實際上成為的摩擦實際上成為PTFE對對PTFE的摩擦。由于的摩擦。由于PTFE轉移膜與金屬形成強的化學轉移膜與金屬形成強的化學鍵，故膜雖薄但也很牢固。鍵，故膜雖薄但也很牢固。PTFE的缺點是耐磨性較差，機械強度低，受載后易變的缺點是耐磨性較差，機械強度低，受載后

10、易變形，線膨脹系數大。形，線膨脹系數大。2023-1-57.1.2 常用非金屬減摩材料常用非金屬減摩材料4)膨脹聚四氟乙烯膨脹聚四氟乙烯(EPTFE)它是美國某公司在它是美國某公司在1969年為解決螺紋接頭的密封問題年為解決螺紋接頭的密封問題而研制的，它將而研制的，它將PTFE膨脹為一種高韌性和多孔性的低膨脹為一種高韌性和多孔性的低密度材料，將其應用在密封上獲得了成功，取得了專密度材料，將其應用在密封上獲得了成功，取得了專利。利。EPTFE不僅保留了不僅保留了PTFE的化學穩定性好、摩擦的化學穩定性好、摩擦系數低、不老化等性能，而且還擴大了使用溫度范系數低、不老化等性能，而且還擴大了使用溫度范

11、圍，提高了機械強度、膨脹系數小、多孔性、高的韌圍，提高了機械強度、膨脹系數小、多孔性、高的韌性等。性等。2023-1-57.2 耐耐 磨磨 材材 料料7.2.1對耐磨金屬的要求對耐磨金屬的要求2023-1-57.2 耐耐 磨磨 材材 料料7.2.2常用的耐磨金屬常用的耐磨金屬1)高錳鋼高錳鋼 高錳鋼是一種既硬又韌的鋼種，它的成分一般為碳為12，錳為125，它的特點是在很大的反復沖擊式接觸應力作用下，表層將迅速發生加工硬化成為馬氏體，結果使表面既有高的韌性，又有高的耐磨性。但熱膨脹系數較大，導熱性差，無磁性。這種鋼切削加工較困難。為了進一步提高屈服強度和耐磨性，可在鋼中添加鉻、鉬、釩等合金元素，

12、以提高其淬透性。2023-1-57.2 耐耐 磨磨 材材 料料7.2.2常用的耐磨金屬常用的耐磨金屬2)其他合金鋼其他合金鋼 低合金鑄鋼具有較高的韌性和強度，其中碳鉻錳硅鋼和高碳鉻錳鋼應用在沖擊能量不大，高錳鋼難以發生加工硬化的場合，并可用熱處理方法使其達到一定的韌性和表面硬化層，其適用范圍較廣泛。2023-1-57.2 耐耐 磨磨 材材 料料7.2.2常用的耐磨金屬常用的耐磨金屬3)石墨鋼石墨鋼石墨鋼既有良好的耐磨性也有較高的機械性能和較石墨鋼既有良好的耐磨性也有較高的機械性能和較好的鑄造性能，其化學成分：碳好的鑄造性能，其化學成分：碳1.251.45，硫，硫1-1.25，錳，錳0.3-0.

13、5。在低應力的磨料磨損條件。在低應力的磨料磨損條件下，石墨鋼比高錳鋼的耐磨性好，且成本低。但它的下，石墨鋼比高錳鋼的耐磨性好，且成本低。但它的導熱性差，在熱應力高的情況下會發生熱裂。導熱性差，在熱應力高的情況下會發生熱裂。2023-1-57.2 耐耐 磨磨 材材 料料7.2.2常用的耐磨金屬常用的耐磨金屬4)耐磨鑄鐵耐磨鑄鐵鑄鐵的機械性能雖不及鋼，但具有一定的耐磨性相減鑄鐵的機械性能雖不及鋼，但具有一定的耐磨性相減磨性，成本低，可用于對減摩、耐磨要求不高的場合。磨性，成本低，可用于對減摩、耐磨要求不高的場合。作為耐磨鑄鐵主要是指各種合金白口鑄鐵，常用的作為耐磨鑄鐵主要是指各種合金白口鑄鐵，常用

14、的有鉻系白口鑄鐵有鉻系白口鑄鐵(含鉻含鉻15-30)、硬鎳白口鑄鐵、硬鎳白口鑄鐵(含鎳含鎳3.3-5)、鎢系白口鑄鐵等。它們具有高硬度、高、鎢系白口鑄鐵等。它們具有高硬度、高韌性的特點和優良的抗沖擊性磨料磨損的能力。韌性的特點和優良的抗沖擊性磨料磨損的能力。2023-1-57.2 耐耐 磨磨 材材 料料7.2.2常用的耐磨金屬常用的耐磨金屬5)耐磨合金耐磨合金 可分為鐵基合金、鎳基合金和鉆基合金?？煞譃殍F基合金、鎳基合金和鉆基合金。鐵基合金包括合金鋼和合金鑄鐵。鐵基合金包括合金鋼和合金鑄鐵。合金材料常用在空氣或低潤滑流體中工作的耐磨合金材料常用在空氣或低潤滑流體中工作的耐磨工件，工作條件較復雜

15、。工件，工作條件較復雜。耐磨合金的成本高應用受到限制。耐磨合金的成本高應用受到限制。2023-1-57.3 摩摩 阻阻 材材 料料 摩阻材料用在依靠摩擦來工作的機械元件上，例如摩擦傳動裝置中的摩擦輪、制動器和離合器的摩擦元件等。在這些部件中，摩阻材料的性能直接關系到部件的工作能力和可靠性。2023-1-57.3 摩摩 阻阻 材材 料料7.3.1 金屬基摩阻材料金屬基摩阻材料1)粉末冶金摩阻材料粉末冶金摩阻材料 該材料應用最廣，發展較快，其特點是有高且穩定的摩擦系數，良好的耐磨性，許用壓強高以及熱穩定性好。其缺點是噪音較高、比較脆。主要用于重載交通工具和工程機械等的制動器和離合器上。2)其他金屬

16、摩阻材料其他金屬摩阻材料 鑄鐵作為摩阻其耐磨性較好，不易膠合。但抗沖擊性差。適用于濕式、低速工作條件。作為摩阻材料的還有鋼和青銅。2023-1-57.3 摩摩 阻阻 材材 料料7.3.1 金屬基摩阻材料金屬基摩阻材料1)粉末冶金摩阻材料粉末冶金摩阻材料 該材料應用最廣，發展較快，其特點是有高且穩定的摩擦系數，良好的耐磨性，許用壓強高以及熱穩定性好。其缺點是噪音較高、比較脆。主要用于重載交通工具和工程機械等的制動器和離合器上。2)其他金屬摩阻材料其他金屬摩阻材料 鑄鐵作為摩阻其耐磨性較好，不易膠合。但抗沖擊性差。適用于濕式、低速工作條件。作為摩阻材料的還有鋼和青銅。2023-1-57.3 摩摩

17、阻阻 材材 料料7.3.2非金屬基摩阻材料非金屬基摩阻材料1)石棉基摩阻材料石棉基摩阻材料 石棉是摩阻材料的骨架，它具有熔點高，摩擦系數大機械石棉是摩阻材料的骨架，它具有熔點高，摩擦系數大機械強度良好和硬度適中等特點而且與粘結劑有強的吸附力。石強度良好和硬度適中等特點而且與粘結劑有強的吸附力。石棉在摩阻材料中的含量一般在棉在摩阻材料中的含量一般在3060之間。之間。該摩阻材料中該摩阻材料中用作減摩劑的物質有二硫化相、鉛、錫、銅及硫酸鋇等，添加用作減摩劑的物質有二硫化相、鉛、錫、銅及硫酸鋇等，添加這些物質具有耐磨性改善導熱性和摩擦系數穩定性，減輕擦這些物質具有耐磨性改善導熱性和摩擦系數穩定性，減

18、輕擦傷表面。傷表面。2)無石棉摩阻材料無石棉摩阻材料 該材料采用各種增強纖維作為基體，如云母纖維、玻纖、該材料采用各種增強纖維作為基體，如云母纖維、玻纖、碳纖維等。與其他材料組合而成。碳纖維等。與其他材料組合而成。該摩阻材料的耐高溫性能好，摩擦系數穩定，耐磨性好。該摩阻材料的耐高溫性能好，摩擦系數穩定，耐磨性好。2023-1-57.4 潤潤 滑滑 材材 料料(1)氣體潤滑材料氣體潤滑材料空氣、氦氣、氮氣、氫氣等；空氣、氦氣、氮氣、氫氣等；(2)液體潤滑材料液體潤滑材料礦物泊、合成油、動植物油、水礦物泊、合成油、動植物油、水基液體；基液體；(3)半液體潤滑材料半液體潤滑材料有機脂、無機脂；有機脂

19、、無機脂；(4)固體潤滑材料固體潤滑材料軟金屬、金同的化合物、其他天軟金屬、金同的化合物、其他天機物質、有機物質機物質、有機物質.2023-1-57.4 潤潤 滑滑 材材 料料 能在摩擦面形成油膜，即全液體油膜和邊界油膜。液體油能在摩擦面形成油膜，即全液體油膜和邊界油膜。液體油膜是依靠液體以壓力形成的，而邊界油膜則是依靠潤滑油中的膜是依靠液體以壓力形成的，而邊界油膜則是依靠潤滑油中的極性分子與金屬表面的相互吸引而形成的。極性分子與金屬表面的相互吸引而形成的。液體潤滑使物體的接觸面完全被油膜隔開，其摩擦系數低液體潤滑使物體的接觸面完全被油膜隔開，其摩擦系數低到到0.001，從而大大地降低了功率消

20、耗和機件的磨損。，從而大大地降低了功率消耗和機件的磨損。7.4.1 潤滑油潤滑油1)潤滑油的作用潤滑油的作用2)冷卻作用冷卻作用潤滑油可以減少摩擦產生的熱量，同時還可不斷地吸收熱潤滑油可以減少摩擦產生的熱量，同時還可不斷地吸收熱量，并將熱量帶走，便表面的溫度降低。量，并將熱量帶走，便表面的溫度降低。2023-1-57.4 潤潤 滑滑 材材 料料 流動油膜會把因摩擦或氧化而產生的一些金屬碎屑和油泥流動油膜會把因摩擦或氧化而產生的一些金屬碎屑和油泥洗出來，送入油箱以保證摩擦表面的清潔。洗出來，送入油箱以保證摩擦表面的清潔。7.4.1 潤滑油潤滑油3)沖洗作用沖洗作用4)密封作用密封作用 金屬表面是

21、凹凸不平的，常借助潤滑油來填補空隙增加嚴金屬表面是凹凸不平的，常借助潤滑油來填補空隙增加嚴密性。如發動機汽缸與活塞環之間存在一定的間隙，當潤滑油密性。如發動機汽缸與活塞環之間存在一定的間隙，當潤滑油填滿這些間隙后，便形成了油封，使氣體無法漏出，提高了發填滿這些間隙后，便形成了油封，使氣體無法漏出，提高了發動機的效率。動機的效率。還有防銹、吸振、卸荷及傳遞動力的作用。還有防銹、吸振、卸荷及傳遞動力的作用。2023-1-57.4 潤潤 滑滑 材材 料料內摩擦力的大小、就稱為粘度。內摩擦力的大小、就稱為粘度。7.4.2 潤滑油的理化性能潤滑油的理化性能1)粘度粘度2)凝固點凝固點3)閃點和燃點閃點和

22、燃點4)油性油性(潤滑性潤滑性)5)抗氧化安定性和腐蝕性抗氧化安定性和腐蝕性6)抗泡性抗泡性7)其他性質其他性質2023-1-57.4 潤潤 滑滑 材材 料料7.4.3 潤滑油添加劑潤滑油添加劑1)增粘劑增粘劑2)油性劑油性劑3)極壓抗磨劑極壓抗磨劑4)抗氧化劑及抗氧抗腐劑抗氧化劑及抗氧抗腐劑2023-1-57.4 潤潤 滑滑 材材 料料7.4.4 常用潤滑油常用潤滑油1)內燃機用潤滑油內燃機用潤滑油2)工業用潤滑油工業用潤滑油專用油專用油,通用潤滑油通用潤滑油,特種潤滑油特種潤滑油,特殊用途的潤滑特殊用途的潤滑油油.氣油機油、柴油機油、航空機油、稠化機油、增壓柴油機氣油機油、柴油機油、航空機油、稠化機油、增壓柴油機油、船舶柴油機油、二沖程汽油機油和鐵道汽油機油油、船舶柴油機油、二沖程汽油機油和鐵道汽油機油.