第2章摩擦与磨损精.ppt

第2章摩擦与磨损第1页，本讲稿共26页三大故障模式之一三大故障模式之一 磨损磨损、腐蚀、疲、腐蚀、疲劳劳名曰磨损，实际包含：摩擦、磨损、润名曰磨损，实际包含：摩擦、磨损、润滑三部分内容滑三部分内容第2页，本讲稿共26页研究磨损的意义：世界上能源的1/31/2消耗在摩擦上；柴油机的能量柴油机的能量10消耗在摩擦上消耗在摩擦上；多数的机械零件因磨损而报废，船机零件80因磨损失效。磨损对航行安全的影响。第3页，本讲稿共26页摩擦学（Tribology）内容：摩摩 擦擦 磨磨 损损 润润 滑滑 （friction）（wear）（lubrication）第4页，本讲稿共26页21 摩摩 擦擦一、摩擦表面的形貌、表面层的结构和性能的关系第5页，本讲稿共26页轮廓算术平均偏差（Ra）指在L长度范围内被测表面轮廓上的各点至轮廓中线距离绝对值总和的算术平均值。它是用表面轮廓在高度上的量来反映表面粗糙度的大小。表面粗糙度分为14级：数值越大，愈粗糙。如：50第6页，本讲稿共26页表面层的结构表面层的结构第7页，本讲稿共26页结论结论（1）实际表面是凹凸不平的；（2）接触表面并非真正的全部接触：实际接触面积名义接触面积（0.1%0.01%）；（3）即使在接触点上，也可能有表面膜把金属隔开。第8页，本讲稿共26页三、几种（滑动）摩擦机理三、几种（滑动）摩擦机理1 机械理论（凹凸说）机械理论（凹凸说）1699年年产生摩擦的原因是由于表面凹凸不平的交错啮合交错啮合 作用而引起的。表面的粗糙度越大，摩擦力越大。2 分子理论（分子说）分子理论（分子说）：1734年，基本观点：产生摩擦的原因是由于表面分子间的相互吸引作用。3 分子分子机械理论：机械理论：1939年，年，认为：摩擦有两重性（分子作用和机械作用）。4 粘着理论：粘着理论：1942年，比较公认的理论。Bowden等人，基本观点：实际接触面积小等人，基本观点：实际接触面积小应力大应力大表面膜表面膜破裂并伴有塑性变形（变形热）破裂并伴有塑性变形（变形热）粘着粘着产生滑动阻力即产生滑动阻力即摩擦力。摩擦力。第9页，本讲稿共26页四、摩擦类型四、摩擦类型按摩擦表面的润滑状态分：纯净摩擦干摩擦DryFriction：边界摩擦BoundaryFriction液体摩擦（LiquidFriction）混合摩擦：CompoundFriction第10页，本讲稿共26页小结小结 机械工作时应力求维持液体润滑机械工作时应力求维持液体润滑;最低要维持边界润滑或混合润滑最低要维持边界润滑或混合润滑;避免出现干摩擦。避免出现干摩擦。第11页，本讲稿共26页第二节磨损定义：摩擦副的表面物质，在摩擦的过程中逐渐损失，使其尺寸、形状和位置精度及表面层性质发生改变的现象，称为磨损。磨损量指标磨损量指标磨损量、磨损率磨损量、磨损率磨损量磨损量摩擦副零件尺寸变化量尺寸变化量。重量变化量指标：重量变化量指标：磨损率磨损率单位时间内单位时间内摩擦副零件半径等半径等方向的最大磨损量最大磨损量max与时间或距离的比值与时间或距离的比值max/t(mm/kh)一、磨损的概念与衡量指标第12页，本讲稿共26页几何形状误差指标平面度误差；圆度误差：轴颈的圆度误差可以采用外径千分尺测量指指定平面两个相互垂直的直径定平面两个相互垂直的直径，其半径差就是圆度误差圆度误差。t=(D1D2)/2圆柱度误差：测量轴或孔的同一纵向截面（包含轴线）同一纵向截面（包含轴线）内数个直径，其中最大与最小直径的半径差即为圆柱度误差圆柱度误差。u=(DmaxDmin)/2第13页，本讲稿共26页二、几种磨损的机理和影响因素粘着磨损磨粒磨损腐蚀磨损微动磨损疲劳磨损第14页，本讲稿共26页粘着磨损的分类名称名称发生剪切部位发生剪切部位表面破坏程度表面破坏程度轻微磨损 粘着面上金属有极轻微的转移涂抹距粘着面不远的较软的金属浅层内较软的金属涂抹在较硬的金属表面擦伤较软金属的表层内 沿运动方向产生细小拉痕划伤较软金属的表层内 严重的拉痕撕裂较软金属表面深层处表面被严重撕裂而显得很粗糙和有明显的变形咬死粘着强度高，粘着面积大，剪切应力小，粘接点焊合而使相对运动受阻。第15页，本讲稿共26页专用名词：拉缸Scuffing定定义义：柴柴油油机机运运转转时时，活活塞塞裙裙、活活塞塞环环和和气气缸缸套套工工作作表表面面在在异异常常情情况况下下出出现现擦擦伤伤、划伤、撕裂和咬死的现象。划伤、撕裂和咬死的现象。轻微拉缸、严重拉缸（咬死）(seizing)第16页，本讲稿共26页磨粒磨损Abrasivewear定义：在摩擦表面间存在的固体颗粒对摩擦表面产生微切削和刮擦作用引起的磨损。磨损机理：磨粒来源：减磨措施：（1）提高材料的硬度、强度和韧性；（2）表面处理；（3）采用保护措施；防止外界磨粒的侵入，“三滤”。第17页，本讲稿共26页腐蚀磨损Corrosivewear定义：摩擦副表面的机械摩擦作用再加上表面与周围介质间的化学或电化学反应而造成的磨损。化学反应或电化学反应和机械作用交替进行并且相互促进。（1）氧化磨损：干摩擦时主要的磨损形式。（2）特殊介质中的腐蚀磨损：有酸、碱、盐等介质存在时。第18页，本讲稿共26页第三节磨损实例分析：活塞环（Pistonring）与气缸套（Cylinder）的磨损分析第19页，本讲稿共26页二、气缸套的正常磨损的特点最大磨损部位在气缸套上部。气缸套左右舷方向的磨损大于首尾方向的磨损。圆度误差、圆柱度误差、内径增量小于说明书或有关标准的规定值。气缸套磨损率：铸铁气缸套铸铁气缸套0.1mm/kh，镀，镀铬气缸套在铬气缸套在0.010.03mm/kh之间之间。气缸工作表面清洁光滑，无明显划痕。第20页，本讲稿共26页三、减磨主要措施三、减磨主要措施1加强燃油和燃烧的管理；（含硫量、灰份）2保证气缸的良好润滑：润滑油的质量（碱值）、注油量等。第21页，本讲稿共26页船用发动机油(一般简称作船用油)有三大类：船用系统油(用于字头型柴油机曲轴箱之润滑)船用气缸油(用于字头型柴油机气缸之润滑)船用中速机油(用于筒状活塞柴油机之润滑)第22页，本讲稿共26页目前，国际上船用油尚无统一分类标准，其牌号多以油品的碱值和粘度SAEJ183标准表示。譬如：气缸油5070，意为：粘度等级为SAE50、碱值值为70mgKOH/g，用于十字头型气缸部位的润滑油；譬如：系统油3008，意为：粘度为SAE30、碱值为8mgKOH/g；譬如：中速机油4030，意为：粘度为SAE40，碱值为30mgKOH/g。船用油的牌号船用油的牌号第23页，本讲稿共26页船用气缸油的碱值船用气缸油的碱值燃料硫含量与气缸油适宜碱值硫含量%0.50.5111.51.522.0以上气缸油总碱值mgKOH/g55-1010-2020-404075第24页，本讲稿共26页第四节磨损实例2：曲轴（Crankshaft）与轴承(bearing)的摩擦磨损曲轴主轴颈与主轴承，曲柄销颈（Crankpin）与连杆大端轴承第25页，本讲稿共26页本章可安排的实验实验1：摩擦磨损实验实验2：检测实验（圆度、圆柱度检测）题库：大管轮200题/三管轮260题第26页，本讲稿共26页