摩擦學(xué)是研究相對(duì)運(yùn)動(dòng)的相互作用表面間的摩擦、磨損和潤(rùn)滑以及三者間相互關(guān)系的基礎(chǔ)理論和實(shí)踐的一門(mén)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(jī)械工程、石油化工等多學(xué)科領(lǐng)域。而軸承被稱為機(jī)器的“關(guān)節(jié)”,廣泛應(yīng)用于各類(lèi)機(jī)械、儀器儀表、家用電器、計(jì)算機(jī)、車(chē)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(guó)裝備技術(shù)水平的發(fā)展,越來(lái)越多的摩擦、磨損與潤(rùn)滑問(wèn)題出現(xiàn)在軸承上。隨著理論和應(yīng)用研究的深入開(kāi)展,人們認(rèn)識(shí)到摩擦學(xué)在軸承上的正確應(yīng)用將會(huì)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(zhǎng)期從事軸承的摩擦學(xué)理論與應(yīng)用技術(shù)的研究工作。《軸承摩擦學(xué)原理及應(yīng)用》部分內(nèi)容為編者課題組長(zhǎng)期研究積累的結(jié)果。《軸承摩擦學(xué)原理及應(yīng)用》編寫(xiě)以軸承的摩擦、磨損和潤(rùn)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(shì)。
摩擦學(xué)是研究相對(duì)運(yùn)動(dòng)的相互作用表面間的摩擦、磨損和潤(rùn)滑以及三者間相互關(guān)系的基礎(chǔ)理論和實(shí)踐的一門(mén)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(jī)械工程、石油化工等多學(xué)科領(lǐng)域。而軸承被稱為機(jī)器的“關(guān)節(jié)”,廣泛應(yīng)用于各類(lèi)機(jī)械、儀器儀表、家用電器、計(jì)算機(jī)、車(chē)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(guó)裝備技術(shù)水平的發(fā)展,越來(lái)越多的摩擦、磨損與潤(rùn)滑問(wèn)題出現(xiàn)在軸承上。隨著理論和應(yīng)用研究的深入開(kāi)展,人們認(rèn)識(shí)到摩擦學(xué)在軸承上的正確應(yīng)用將會(huì)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(zhǎng)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(shū)部分內(nèi)容為編者課題組長(zhǎng)期研究積累的結(jié)果。本書(shū)編寫(xiě)以軸承的摩擦、磨損和潤(rùn)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(shì)。
全書(shū)共分為10章,其中第1章、第2章、第9章由陳龍撰寫(xiě);第3章、第4章、第7章由李迎春撰寫(xiě);第5章、第6章、第8章、第10章由邱明撰寫(xiě)。全書(shū)由邱明統(tǒng)稿。
本書(shū)的編寫(xiě)過(guò)程中,引用了國(guó)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(duì)這些作者和單位表示感謝!同時(shí),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(chéng)的感謝。
本書(shū)的研究成果得益于國(guó)家自然科學(xué)基金、河南省杰出青年科學(xué)基金、河南省高?萍紕(chuàng)新人才支持計(jì)劃項(xiàng)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(duì)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(shí)未編入。再加上編者水平有限,因而本書(shū)必有不妥和不足之處,敬請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。
第1章 軸承運(yùn)行中的摩擦、磨損與潤(rùn)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(duì)象與任務(wù)
1.1.3 軸承摩擦學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)
1.2 軸承的摩擦與磨損
1.2.1 滑動(dòng)摩擦與滾動(dòng)摩擦
1.2.2 軸承的結(jié)構(gòu)類(lèi)型
1.2.3 軸承中的摩擦與磨損
1.3 軸承的潤(rùn)滑
1.3.1 滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑
1.3.2 滾動(dòng)軸承潤(rùn)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(jì)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(gè)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(dòng)熱源
2.4.3 滑動(dòng)熱
2.4.4 滾動(dòng)熱
2.5 軸承中的接觸問(wèn)題
2.5.1 滾動(dòng)軸承的接觸類(lèi)型
2.5.2 滑動(dòng)軸承的接觸
2.5.3 滾動(dòng)體與滾道的接觸應(yīng)力
2.5.4 滾動(dòng)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(jī)理
3.1 滑動(dòng)摩擦機(jī)理
3.1.1 滑動(dòng)摩擦的特征
3.1.2 簡(jiǎn)單的摩擦理論
3.1.3 粘著摩擦理論
3.1.4 摩擦二項(xiàng)式定律
3.2 滾動(dòng)摩擦機(jī)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(dòng)摩擦阻力的計(jì)算
3.2.6 滾動(dòng)摩擦定律
3.3 磨損機(jī)理
3.3.1 磨損的分類(lèi)
3.3.2 磨損機(jī)理
3.4 磨損的計(jì)算
3.4.1 磨損的表示法
3.4.2 磨粒磨損的計(jì)算方法
3.4.3 粘著磨損的計(jì)算方法
3.4.4 IBM磨損計(jì)算方法
……
第4章 軸承的摩擦副材料
第5章 滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑理論
第6章 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑理論
第7章 軸承潤(rùn)滑的應(yīng)用
第8章 軸承的摩擦磨損測(cè)試技術(shù)
第9章 軸承的故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測(cè)
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(jì)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(gè)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(jì)時(shí)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(jī)曲軸是重要零件,價(jià)格貴又不宜隨便更換,設(shè)計(jì)時(shí),可將支承曲軸的軸承襯套選用價(jià)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(shí)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(qiáng)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(qiáng)化處理有表面形變強(qiáng)化處理、表面涂覆和擴(kuò)散處理強(qiáng)化三類(lèi)。
1.表面形變強(qiáng)化處理
表面形變強(qiáng)化處理不改變表面的化學(xué)成分,在常溫下對(duì)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(shí)際接觸面積增大,壓強(qiáng)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(shí)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(duì)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(qiáng)化工藝有噴丸、滾壓、擠壓等,其中滾壓和擠壓工藝強(qiáng)化效果顯著,適用于局部強(qiáng)化,尤其適用于內(nèi)孔表面或軸類(lèi)零件。
……