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第六章润滑作用与润滑剂20110728第六章润滑作用与润滑剂
周怡琳
2017/12/8
第六章润滑作用与润滑剂
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第一节电触点润滑剂概述
第二节润滑状态与润滑机理
第三节蜡状润滑剂
第四节液体润滑剂和半液体润滑剂
第五节固体润滑剂
第六节气体润滑剂
第八节润滑剂的使用和发展
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主要内容
一、电触点润滑剂发展背景
电接触中存在的问题:
清洁金属表面由于微观粗糙度等原因,峰-峰接触处承受压力大,造成粘结。表面相对滑动时,剪切力切断粘结点造成了摩擦力和表面磨损。克服摩擦力使机械能量损失在接插件上,如摩擦系数很大时,插拔很困难,操作不便。
磨损使接触表层金属受到损失,接插件或开关件上镀层或辗压层的贵金属被磨穿而露出基底金属后,在空气中腐蚀形成膜层使接触不良。电刷磨损严重后使接触界面面积减小,加速氧化进程。
所以,摩擦和磨损都是电接触中力求减少的现象。
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第一节电触点润滑剂概述
电触点润滑剂的发展
40~50年代:发现石墨可作为固体润滑材料,用于减少电机电刷与集流环的摩擦与磨损。
50年代:接插件、开关表面电镀贵金属,涂覆润滑剂减少表面磨损,但其熔点过低,未真正应用。
60年代: 磨损问题日趋严重尖锐,因此对蜡状材料和油状材料进行了广泛的研究,能否用于滑动电接触上。对润滑机理、导电机理进行实验分析。
70年代后: 润滑剂的研究和生产趋于成熟。
80年代初:国际上已有近百种润滑材料用于不同要求的接触表面。
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一、电触点润滑剂发展背景
电触点润滑剂定义
涂覆接触表面以减少其机械摩擦、磨损、微动失效和减少腐蚀。其目的是为了保持触点表面的完整性和保持稳定的接触电阻。
触点润滑剂的功能
若接触界面之间合理地涂覆一层润滑剂,会大大地改善触点性能,提高其工作可靠性。主要表现在:
降低滑动摩擦系数(4-5倍),减少连接器,尤其是多触点连接器的插拔力;
减少表面金属镀层(Au,Ag,Sn等)的磨损;
对薄金镀层起到封孔防腐的作用;
隔离空气中的腐蚀气体对金属的侵蚀;
极大地减缓或消除微动失效;
灭弧、减少触点电蚀;
恢复失效触点。
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二、润滑剂的定义和作用
电触点润滑剂与机械润滑剂的区别
工业用润滑剂是降低摩擦、防止磨损,使两接触表面完全分隔开,不相互摩擦。
电接触润滑剂在降低摩擦、防止磨损、防止表面腐蚀的同时,还要保持较低的接触电阻。
电触点润滑剂的特点
绝大多数商用润滑剂都是绝缘体。这意味着若润滑剂很厚,在接触压力的作用下无法获得金属直接接触,而处于完全润滑状态下,会使接触电阻失效。所以只能在金属界面间形成一层不完全薄膜,使滑动在膜层和少量金属间进行,减少金属的粘结机会,从而减少摩擦力和磨损,又能使接触对间有一定的金属接触,保持较低的接触电阻。
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三、电触点润滑剂的特点
电触点润滑剂种类很多
按形态分为:蜡状、液体、半液体、固体、气体润滑剂。
按组分分:无机物质、有机物质。
电触点润滑剂的应用
目前用于接插件、开关上的主要是蜡状、液体、半液体润滑剂。
用于电刷-集流环组之间的电接触润滑剂:固体颗粒材料为主。
大电流和高速度滑动接触上的应用:气体润滑剂。
没有万能润滑剂
由于润滑材料的润滑机制不相同,滑动接触点的类型很多,其经受的压力、电流、接触材料表面状态及所处的环境的不同,对于不同的应用场合,必然有适应各自特点的润滑剂。使用润滑剂时应特别注意其所受的条件限制,否则可能适得其反,增加接触故障机会。
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四、电触点润滑剂的分类
一、润滑状态
润滑目的:
在摩擦表面形成低剪切强度的润滑膜,用它来减少摩擦阻力和降低材料磨损
润滑状态
根据润滑膜的形成原理和特征,润滑状态可以分为:
流体动压润滑
流体静压润滑
弹性流体动压润滑
边界润滑
干摩擦状态
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第二节润滑状态与润滑机理
图1 膜厚度与摩擦表面粗糙度
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各种润滑状态的润滑膜厚度和粗糙度
单分子吸附层
边界膜
弹流膜
液体润滑膜
研磨表面均方根值
粗加工表面均方根值
1
10-1
10-2
10-3
10
102
膜厚度(m)
只有当润滑膜厚度足以超过两表面的粗糙峰高度时,才有可能完全避免峰点接触而实现全膜流体润滑
一、润滑状态
二、润滑状态下的摩擦力和摩擦系数
摩擦力
F=3 A2m+(1- 3 ) A2f= 3 Fm+(1- 3 ) Ff
Fm,切断金属粘结处的剪力;
Ff,克