北交大機械設計教案04摩擦、磨損及潤滑概念-3磨損

摩擦過程就帶來了表面材料的喪失和轉移，這就形成磨損。

磨損可造成零件的失效，它帶來的危害：

1．影響機器的質量，例如，齒輪齒面的磨損，破壞了漸開線齒形，傳動中導致沖擊振動。機床主軸軸承磨損，影響零件的加工精度。

2．降低了機器的效率，例如柴油機缸套的磨損，導致功率不能充分發揮。

3．減少了機器的可靠性，例如斷齒，鋼軌磨損。

更換磨損失效的零件就造成原材料、工時、人力、物力的浪費，為此設計時必須考慮如何避免和減輕磨損。磨損過程

一般機器的磨損過程分為三個階段,見下圖

1．跑合磨損

一個零件加工后，由于表面存在不平度，在運動初期接觸面積小，接觸應力大，所以磨損速度快，如果設計合理，潤滑良好，隨著跑合的進行磨損速度趨向穩定。

跑合時注意：

(l)由輕至重緩慢加載，由低速到高速。

(2)潤滑油保持清潔，防止污染。

跑合后潤油滑應更換，或過濾后再用。

若壓強過大，速度過高，潤滑不良時，跑合時間很短，并立即進入劇烈磨損階段，使零件很快報廢。

2．穩定磨損階段

磨損以平穩而緩慢的速度進行，標志磨損條件保持相對穩定，這是零件整個壽命范圍內的工作過程。

例如：機車柴油機缸套一個架期一換。齒輪壽命，軸承壽命。

3．劇烈磨損階段

經過穩定磨損階段，零件表面失效或運動副間隙增大，使正常工作條件破壞，引起動載荷出現沖擊振動，溫升加大，磨損速度加快。

做為設計人員應盡可能縮短跑合磨損，延長穩定磨損階段，推遲劇烈磨損階段的到來。

磨損的分類

按照磨損機理來分：

1．粘著磨損：當摩擦表面的微凸體在相互作用的各處發生“冷焊”后，在相對滑動時，材料從一個表面轉移到另一個表面，便形成粘著磨損。

影響粘著磨損的因素：

(1)同類的摩擦副材料比異類材料容易粘著；

(2)脆性材料比塑性材料抗粘著能力高；

(3)在一定范圍內，零件的表面粗糙度值越小，抗粘著能力也越強。

2．磨料磨損

從外部進入摩擦面間的游離硬顆粒或硬的微凸體峰尖，在較軟材料的表面上犁刨出很多溝紋，被犁刨的材料一部分流動到溝紋的兩旁，一部分則形成一連串的碎片脫落下來成為新的游離顆粒，這樣的微切削過程叫磨料磨損，影響這種磨損的因素有以下幾個方面：

(1)一般情況下，材料的硬度越高，耐磨性越好

(2)一般金屬的磨損量隨磨損磨粒平均尺寸的增加而增大

(3)磨損量隨著磨粒硬度的增大而加大

3．疲勞磨損(也叫疲勞點蝕或點蝕)

當作流動或流一滑運動的高副，受到反復作用的接觸應力時，如果該應力超過材料相應的接觸疲勞強度，就會在零件工作表面或表面下一定深度處形成疲勞裂紋，隨著裂紋的發展與相互連接，就造成許多微粒從零件工作表面上脫落下來，致使表面上出現許多月牙形溝，這就是疲勞磨損也叫疲勞點蝕簡稱點蝕。

影響疲勞磨損的因素有：

(1)零件表面的硬度越高，產生疲勞裂紋的危險性越小；

(2)當表面粗糙度值較大時，適當減少表面粗糙度時，對零件的疲勞壽命有顯著的改善，但超過一定界限后，影響就不明顯了；

(3)高粘度的潤滑油能在接觸區起到均化接觸應力的作用，從而提高抗疲勞磨損的能力，如果油的粘度過低，則易于擠壓疲勞裂紋，然后在封閉的裂縫中受高壓，而促進疲勞裂紋的擴展，從這一點說，油的粘度高時較有利于提高疲勞壽命。

4．沖蝕磨損

當一束含有硬質微粒的液體沖擊到固體表面時，就會造成沖蝕磨損。

影響因素：磨粒與固體表面的摩擦系數、磨粒的沖擊速度以及磨粒的沖擊速度方向同固體表面所夾的沖擊角。

5．腐蝕磨損

摩擦副受到空氣中的酸或潤滑油燃油中有的少量無機酸(如硫酸)及水份的化學作用或電化學作用，在相對運動中造成表面材料的損失叫腐蝕磨損。

影響腐蝕磨損的主要因素：

除了零件所接觸的特殊介質(如酸、堿、鹽)外，還有零件表面的氧化膜性質和環境的濕度。

實際上大多數的磨損是以上五種基本磨損形成的復合形式出現的，在各種復合形式中存在一種較重要的形式--微動磨損。

微動磨損發生在名義上相對靜止，實際上存在循環的微幅相對滑動的兩個緊密接觸的表面，這種相對滑動是在循環應力或振動條件下，由于兩個接觸面產生的差異而引起的，在這種情況下，相對滑動的振幅非常小，一般為微米的量級，