第八章 磨擦、磨损及润滑
摩擦学 （ Tribology）
§ 8— 1 摩擦
摩擦, 内摩擦, 外摩擦
静摩擦, 动摩擦
机电工程系
金属摩擦副的滑动摩擦,
干摩擦 — 最不利
边界摩擦 — 最低要求
流体摩擦
混合摩擦
塑性变形 边界膜
弹性变形
液体
塑性变形 边界膜
弹性变形
液体
塑性变形 边界膜
弹性变形
液体
塑性变形 边界膜
弹性变形
液体
一、干摩擦
摩擦理论,库仑公式
nf FfF ??
新理论：分子 — 机械理论、能量理论、粘着理论
简单粘着理论,
B
sy
n
Brf
FAF ?
?? ??
sy
B
n
f
F
F
f
?
?
??
b
a
F n
A ri
二、边界摩擦（边界润滑）
物理吸附膜如图
(a)
(b)
常温、轻载、低速
化学吸附膜 中等载荷、速度和温度
化学反应膜 重载、高速和高温
三、混合摩擦（润滑）
膜厚比 )/( 21lim aa RRh ???
λ越大，油膜承载比例大，,f越小
四、流体摩擦（润滑）
膜厚比 λ >5 全液体摩擦
§ 8— 2 磨损
一、典型的磨损过程
磨合磨
损阶段 稳定磨损阶段 剧烈磨损阶段
I II III
?
q
? t
时间 t
磨损量
q
O
1、磨合磨损过程
2、稳定磨损阶段
3、急剧磨损阶段
在一定载荷作用下形成
一个稳定的表面粗糙度，
且在以后过程中，此粗糙
度不会继续改变，所占时
间比率较小
经磨合的摩擦表面加工硬化，形成了稳定的表面粗糙度，摩擦
条件保持相对稳定，磨损较缓,该段时间长短反映零件的寿命
经稳定磨损后，零件表面破坏，运动副间隙增大 → 动载振动
→ 润滑状态改变 → 温升 ↑→ 磨损速度急剧上升 → 直至零件失效
二, 磨损的类型
1、粘着磨损
2、磨粒磨损
3、表面疲劳磨损
4、腐蚀磨损
性能指标,
1）粘度 2）油性 3）凝点
4）闪点和燃点 5）极压性能 6）氧化稳定性
2、润滑脂 钙基润滑脂, 钠基润滑脂, 锂基润滑脂
性能指标,
1）针入度 2）滴点 3）安定性
3、固体润滑剂
石墨, 二硫化钼, 氮化硼, 蜡, 聚氟乙烯, 酚醛树脂
§ 8— 3 润滑
一、润滑剂及主要性能
1、润滑油 有机油, 矿物油, 合成油
4、润滑剂的添加
二、粘性定律与润滑油的粘度
1、粘性定律
O
y
x
u=v
Bu =0
A
u
1m
1m
1m
F =1N
v =1m/s
y
u
?
??? ?? 牛顿粘性定律
η—— 流体的动力粘度
2、粘度常用单位
（ 1）动力粘度 η
单位,N·s/m2
1m
1m
1m
F =1N
v =1m/s
（ 2）运动粘度 v
)/(/)( 3mkgsPav ?? ??
物理单位,cm2/s,— 1St（斯）
（ 3）条件粘度（相对粘度） — 恩氏粘度
3、影响润滑油粘度的主要因素
（ 1）温度 润滑油的粘度随着温度的升高而降低
粘度指数 VI
（ 2）压力
pp e ??? 0?
P>10MP时, 随 P↑→ηP↑
三、流体润滑简介
1 流体动力润滑
液体动力润滑, 气体动力润滑
2） 相对速度 v足够大, 油楔中有足够的油量
实现条件,1） 两滑动表面沿运动方向的间隙是由大至小的形状
F
v v
F
v
F
雷诺方程
2、弹性流体动力润滑
R
2
R
1
v 1
v 2
v 2
v 1
h
min
Oh
0
p
赫兹压力分布
弹性流体动力
润滑油压分布
x
缩颈
3、流体静力润滑
油腔
油泵
油箱
节流器
( 补偿元件 )
节流间隙
(
油膜厚度
)
摩擦学 （ Tribology）
§ 8— 1 摩擦
摩擦, 内摩擦, 外摩擦
静摩擦, 动摩擦
机电工程系
金属摩擦副的滑动摩擦,
干摩擦 — 最不利
边界摩擦 — 最低要求
流体摩擦
混合摩擦
塑性变形 边界膜
弹性变形
液体
塑性变形 边界膜
弹性变形
液体
塑性变形 边界膜
弹性变形
液体
塑性变形 边界膜
弹性变形
液体
一、干摩擦
摩擦理论,库仑公式
nf FfF ??
新理论：分子 — 机械理论、能量理论、粘着理论
简单粘着理论,
B
sy
n
Brf
FAF ?
?? ??
sy
B
n
f
F
F
f
?
?
??
b
a
F n
A ri
二、边界摩擦（边界润滑）
物理吸附膜如图
(a)
(b)
常温、轻载、低速
化学吸附膜 中等载荷、速度和温度
化学反应膜 重载、高速和高温
三、混合摩擦（润滑）
膜厚比 )/( 21lim aa RRh ???
λ越大，油膜承载比例大，,f越小
四、流体摩擦（润滑）
膜厚比 λ >5 全液体摩擦
§ 8— 2 磨损
一、典型的磨损过程
磨合磨
损阶段 稳定磨损阶段 剧烈磨损阶段
I II III
?
q
? t
时间 t
磨损量
q
O
1、磨合磨损过程
2、稳定磨损阶段
3、急剧磨损阶段
在一定载荷作用下形成
一个稳定的表面粗糙度，
且在以后过程中，此粗糙
度不会继续改变，所占时
间比率较小
经磨合的摩擦表面加工硬化，形成了稳定的表面粗糙度，摩擦
条件保持相对稳定，磨损较缓,该段时间长短反映零件的寿命
经稳定磨损后，零件表面破坏，运动副间隙增大 → 动载振动
→ 润滑状态改变 → 温升 ↑→ 磨损速度急剧上升 → 直至零件失效
二, 磨损的类型
1、粘着磨损
2、磨粒磨损
3、表面疲劳磨损
4、腐蚀磨损
性能指标,
1）粘度 2）油性 3）凝点
4）闪点和燃点 5）极压性能 6）氧化稳定性
2、润滑脂 钙基润滑脂, 钠基润滑脂, 锂基润滑脂
性能指标,
1）针入度 2）滴点 3）安定性
3、固体润滑剂
石墨, 二硫化钼, 氮化硼, 蜡, 聚氟乙烯, 酚醛树脂
§ 8— 3 润滑
一、润滑剂及主要性能
1、润滑油 有机油, 矿物油, 合成油
4、润滑剂的添加
二、粘性定律与润滑油的粘度
1、粘性定律
O
y
x
u=v
Bu =0
A
u
1m
1m
1m
F =1N
v =1m/s
y
u
?
??? ?? 牛顿粘性定律
η—— 流体的动力粘度
2、粘度常用单位
（ 1）动力粘度 η
单位,N·s/m2
1m
1m
1m
F =1N
v =1m/s
（ 2）运动粘度 v
)/(/)( 3mkgsPav ?? ??
物理单位,cm2/s,— 1St（斯）
（ 3）条件粘度（相对粘度） — 恩氏粘度
3、影响润滑油粘度的主要因素
（ 1）温度 润滑油的粘度随着温度的升高而降低
粘度指数 VI
（ 2）压力
pp e ??? 0?
P>10MP时, 随 P↑→ηP↑
三、流体润滑简介
1 流体动力润滑
液体动力润滑, 气体动力润滑
2） 相对速度 v足够大, 油楔中有足够的油量
实现条件,1） 两滑动表面沿运动方向的间隙是由大至小的形状
F
v v
F
v
F
雷诺方程
2、弹性流体动力润滑
R
2
R
1
v 1
v 2
v 2
v 1
h
min
Oh
0
p
赫兹压力分布
弹性流体动力
润滑油压分布
x
缩颈
3、流体静力润滑
油腔
油泵
油箱
节流器
( 补偿元件 )
节流间隙
(
油膜厚度
)
