摩擦學(xué)是研究相對運動的相互作用表面間的摩擦、磨損和潤滑以及三者間相互關(guān)系的基礎(chǔ)理論和實踐的一門邊緣學(xué)科,它涉及數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、力學(xué)、熱力學(xué)、冶金、材料、機械工程、石油化工等多學(xué)科領(lǐng)域。而軸承被稱為機器的“關(guān)節(jié)”,廣泛應(yīng)用于各類機械、儀器儀表、家用電器、計算機、車輛、航空航天器等產(chǎn)品中,其質(zhì)量直接影響著裝備的整體性能。隨著我國裝備技術(shù)水平的發(fā)展,越來越多的摩擦、磨損與潤滑問題出現(xiàn)在軸承上。隨著理論和應(yīng)用研究的深入開展,人們認(rèn)識到摩擦學(xué)在軸承上的正確應(yīng)用將會有效提升軸承的工作性能,并將最終提升整體裝備的技術(shù)水平。
編者長期從事軸承的摩擦學(xué)理論與應(yīng)用技術(shù)的研究工作!遁S承摩擦學(xué)原理及應(yīng)用》部分內(nèi)容為編者課題組長期研究積累的結(jié)果。《軸承摩擦學(xué)原理及應(yīng)用》編寫以軸承的摩擦、磨損和潤滑為主線,比較系統(tǒng)地介紹了軸承的摩擦學(xué)理論,并試圖反映軸承摩擦學(xué)的全貌,盡可能地介紹新的研究領(lǐng)域和發(fā)展趨勢。
摩擦學(xué)是研究相對運動的相互作用表面間的摩擦、磨損和潤滑以及三者間相互關(guān)系的基礎(chǔ)理論和實踐的一門邊緣學(xué)科,它涉及數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、力學(xué)、熱力學(xué)、冶金、材料、機械工程、石油化工等多學(xué)科領(lǐng)域。而軸承被稱為機器的“關(guān)節(jié)”,廣泛應(yīng)用于各類機械、儀器儀表、家用電器、計算機、車輛、航空航天器等產(chǎn)品中,其質(zhì)量直接影響著裝備的整體性能。隨著我國裝備技術(shù)水平的發(fā)展,越來越多的摩擦、磨損與潤滑問題出現(xiàn)在軸承上。隨著理論和應(yīng)用研究的深入開展,人們認(rèn)識到摩擦學(xué)在軸承上的正確應(yīng)用將會有效提升軸承的工作性能,并將最終提升整體裝備的技術(shù)水平。
編者長期從事軸承的摩擦學(xué)理論與應(yīng)用技術(shù)的研究工作。本書部分內(nèi)容為編者課題組長期研究積累的結(jié)果。本書編寫以軸承的摩擦、磨損和潤滑為主線,比較系統(tǒng)地介紹了軸承的摩擦學(xué)理論,并試圖反映軸承摩擦學(xué)的全貌,盡可能地介紹新的研究領(lǐng)域和發(fā)展趨勢。
全書共分為10章,其中第1章、第2章、第9章由陳龍撰寫;第3章、第4章、第7章由李迎春撰寫;第5章、第6章、第8章、第10章由邱明撰寫。全書由邱明統(tǒng)稿。
本書的編寫過程中,引用了國內(nèi)外許多學(xué)者的研究成果以及軸承公司的技術(shù)資料,編者對這些作者和單位表示感謝!同時,編者向提供熱情支持與幫助的同事們和研究生們,表示最真誠的感謝。
本書的研究成果得益于國家自然科學(xué)基金、河南省杰出青年科學(xué)基金、河南省高校科技創(chuàng)新人才支持計劃項目的支持,并獲河南科技大學(xué)學(xué)術(shù)著作出版基金資助,編者對此表示感謝。
由于軸承的結(jié)構(gòu)和品種繁多,篇幅有限,有些知識未編入。再加上編者水平有限,因而本書必有不妥和不足之處,敬請廣大讀者批評指正。
第1章 軸承運行中的摩擦、磨損與潤滑
1.1 軸承摩擦學(xué)的基本概念
1.1.1 軸承摩擦學(xué)的基本定義
1.1.2 軸承摩擦學(xué)的研究對象與任務(wù)
1.1.3 軸承摩擦學(xué)的學(xué)科特點
1.2 軸承的摩擦與磨損
1.2.1 滑動摩擦與滾動摩擦
1.2.2 軸承的結(jié)構(gòu)類型
1.2.3 軸承中的摩擦與磨損
1.3 軸承的潤滑
1.3.1 滑動軸承潤滑
1.3.2 滾動軸承潤滑
參考文獻(xiàn)
第2章 軸承的表面接觸
2.1 表層結(jié)構(gòu)與表面性質(zhì)
2.1.1 表層結(jié)構(gòu)
2.1.2 表面性質(zhì)
2.2 表面形貌參數(shù)
2.2.1 固體表面的幾何形狀
2.2.2 表面形貌參數(shù)
2.2.3 表面形貌的統(tǒng)計參數(shù)
2.3 赫茲彈性接觸
2.3.1 兩圓柱體的接觸
2.3.2 兩個球接觸
2.3.3 粗糙表面的接觸
2.3.4 塑性指數(shù)
2.4 表面接觸的熱效應(yīng)
2.4.1 靜熱源
2.4.2 動熱源
2.4.3 滑動熱
2.4.4 滾動熱
2.5 軸承中的接觸問題
2.5.1 滾動軸承的接觸類型
2.5.2 滑動軸承的接觸
2.5.3 滾動體與滾道的接觸應(yīng)力
2.5.4 滾動體與擋邊的接觸應(yīng)力
參考文獻(xiàn)
第3章 軸承摩擦磨損機理
3.1 滑動摩擦機理
3.1.1 滑動摩擦的特征
3.1.2 簡單的摩擦理論
3.1.3 粘著摩擦理論
3.1.4 摩擦二項式定律
3.2 滾動摩擦機理
3.2.1 微觀滑移效應(yīng)
3.2.2 彈性滯后
3.2.3 塑性變形
3.2.4 粘著效應(yīng)
3.2.5 滾動摩擦阻力的計算
3.2.6 滾動摩擦定律
3.3 磨損機理
3.3.1 磨損的分類
3.3.2 磨損機理
3.4 磨損的計算
3.4.1 磨損的表示法
3.4.2 磨粒磨損的計算方法
3.4.3 粘著磨損的計算方法
3.4.4 IBM磨損計算方法
……
第4章 軸承的摩擦副材料
第5章 滑動軸承的潤滑理論
第6章 滾動軸承的潤滑理論
第7章 軸承潤滑的應(yīng)用
第8章 軸承的摩擦磨損測試技術(shù)
第9章 軸承的故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測
第10章 摩擦學(xué)在軸承中的應(yīng)用
3.5.2 保護(hù)層原理與耐磨層設(shè)計基本準(zhǔn)則
保護(hù)層原理可分為置換原理和轉(zhuǎn)移原理,置換原理是將磨損集中在系統(tǒng)中某個易更換、成本低的不重要零件上。例如,在缸套、活塞環(huán)的摩擦中,設(shè)計時采用鑄鐵活塞環(huán),它易磨損、易更換、成本低,因此可減少汽缸的磨損,防止汽缸套的刮傷。轉(zhuǎn)移原理是使摩擦副中某一零件快速磨損,保護(hù)較重要零件不致磨損或損壞。例如,內(nèi)燃機曲軸是重要零件,價格貴又不宜隨便更換,設(shè)計時,可將支承曲軸的軸承襯套選用價廉的軟金屬(鉛錫合金或銅鉛合金)制成,這樣就可使軸承襯套磨損較快,從而保護(hù)了曲軸軸頸。
整體材料常常難于同時滿足結(jié)構(gòu)上和摩擦學(xué)性能上的要求,為了提高零件表面耐磨能力,可采用表面強化處理方法,用工藝手段使材料表面改性,提高其耐磨損性能。常用的強化處理有表面形變強化處理、表面涂覆和擴散處理強化三類。
1.表面形變強化處理
表面形變強化處理不改變表面的化學(xué)成分,在常溫下對工件表面施加一定壓力或沖擊力,使其表面薄層產(chǎn)生塑性變形,微凸體不斷被“壓平”,使表面粗糙度降低,實際接觸面積增大,壓強減小,這有利于抗粘著磨損,并減小摩擦阻力,使摩擦系數(shù)有所下降。同時由于表面受壓力,使金屬表層形成較大的冷作硬化層,并產(chǎn)生較大的宏觀殘余壓應(yīng)力,這對提高抗疲勞磨損和抗磨粒磨損均有利,從而達(dá)到提高表面耐磨性的目的。
常用的表面形變強化工藝有噴丸、滾壓、擠壓等,其中滾壓和擠壓工藝強化效果顯著,適用于局部強化,尤其適用于內(nèi)孔表面或軸類零件。
……