《摩擦磨損與潤滑》課件

摩擦磨損與潤滑摩擦磨損與潤滑是機械工程中的重要課題，對于理解機器的運作和延長設(shè)備壽命至關(guān)重要。課程導(dǎo)言課程目標(biāo)了解摩擦和潤滑的基本概念。掌握摩擦、磨損和潤滑的分類及其應(yīng)用。課程內(nèi)容摩擦力的產(chǎn)生原理和分類。常見潤滑劑的特性和選擇。磨損的種類和機理。預(yù)防磨損的措施和技術(shù)。摩擦的基本概念接觸面兩個物體相互接觸，產(chǎn)生摩擦力。相對運動兩個物體之間有相對運動趨勢，產(chǎn)生摩擦力。阻礙運動摩擦力阻礙物體相對運動，使物體靜止或運動速度減慢。摩擦的分類靜摩擦力靜摩擦力是指兩個靜止的物體之間的摩擦力，它阻止物體開始運動。滑動摩擦力滑動摩擦力是指兩個物體之間相對運動時的摩擦力，它阻礙物體繼續(xù)運動。滾動摩擦力滾動摩擦力是指一個物體在另一個物體表面滾動時產(chǎn)生的摩擦力，它小于滑動摩擦力。阻尼摩擦力阻尼摩擦力是指物體在流體中運動時產(chǎn)生的摩擦力，它與物體的運動速度成正比。干摩擦的特點11.接觸面粗糙干摩擦存在于兩個固體表面直接接觸的情況，表面粗糙度會造成摩擦力。22.摩擦系數(shù)穩(wěn)定干摩擦系數(shù)相對穩(wěn)定，通常不受速度和壓力的影響，但會受到材料性質(zhì)和表面狀態(tài)影響。33.摩擦力較大由于表面直接接觸，干摩擦產(chǎn)生的摩擦力通常比液體潤滑或固體潤滑更大，導(dǎo)致能耗增加。44.易導(dǎo)致磨損干摩擦條件下，表面直接接觸容易產(chǎn)生磨損，進而導(dǎo)致部件損壞或失效，需要采取有效措施進行防范。液體潤滑的原理1潤滑油膜形成潤滑油在相對運動的表面間形成一層油膜2摩擦力降低油膜將摩擦表面隔開，降低摩擦系數(shù)3磨損減少油膜保護摩擦表面免受磨損4熱量傳遞潤滑油吸收摩擦產(chǎn)生的熱量液體潤滑是一種常見的潤滑方式，其原理是利用潤滑油在摩擦表面間形成一層油膜，將摩擦表面隔開，從而降低摩擦力和磨損，并傳遞熱量。液體潤滑的分類流體靜壓潤滑流體靜壓潤滑是利用外部壓力源將潤滑油壓入摩擦副間，形成油膜，從而降低摩擦系數(shù)和磨損。流體動壓潤滑流體動壓潤滑則是依靠摩擦副相對運動產(chǎn)生的油膜壓力來支撐載荷，實現(xiàn)摩擦副之間的分離。邊界潤滑邊界潤滑是指潤滑油膜非常薄，甚至完全消失，潤滑油分子直接吸附在摩擦表面，形成一層薄薄的潤滑膜?；旌蠞櫥旌蠞櫥橇黧w靜壓潤滑和流體動壓潤滑的混合，在實際應(yīng)用中，往往是這幾種潤滑方式的組合。固體潤滑的特點干式潤滑在沒有液體或氣體潤滑劑的情況下，依靠固體潤滑材料來減少摩擦和磨損。固體潤滑劑例如石墨、二硫化鉬等，它們具有層狀結(jié)構(gòu)，在壓力下易于剝離，形成潤滑膜?？垢邷毓腆w潤滑劑可在高溫環(huán)境中工作，適用于液體潤滑失效的場合?？拐婵展腆w潤滑劑可在真空環(huán)境中工作，適用于航空航天等特殊應(yīng)用。潤滑油的選擇1粘度潤滑油的粘度是其最重要的特性之一，它決定了潤滑油在不同溫度下的流動性。選擇合適的粘度可以確保潤滑油在工作溫度下能夠有效地潤滑零件。2基礎(chǔ)油類型基礎(chǔ)油是潤滑油的主要成分，不同的基礎(chǔ)油具有不同的性能特點。選擇合適的基礎(chǔ)油可以提高潤滑油的耐高溫、抗氧化、抗磨損等性能。3添加劑潤滑油中添加了各種添加劑，以增強其性能。選擇含有適合應(yīng)用環(huán)境的添加劑的潤滑油可以延長設(shè)備的使用壽命。4適用范圍選擇潤滑油時，要考慮設(shè)備的工作環(huán)境、工作溫度、負荷等因素，選擇符合這些要求的潤滑油。潤滑脂的特性粘稠性潤滑脂由基礎(chǔ)油和稠化劑組成，具有較高的粘稠度，適合在高負荷、低速或沖擊工況下使用。防水性潤滑脂具有較好的防水性和防潮性能，適合潮濕或水環(huán)境中使用。抗氧化性潤滑脂添加了抗氧化劑，具有較好的抗氧化性能，可延長使用壽命?？箟盒詽櫥哂休^高的抗壓性，可承受較大的壓力，避免設(shè)備過度磨損。潤滑劑添加劑的作用改善潤滑性能提高潤滑油的粘度指數(shù)，降低摩擦系數(shù)，提高潤滑油的抗磨性能。改善油品的抗氧化性能，延長潤滑油的使用壽命，減少因氧化造成的油泥和漆膜生成。防腐蝕保護添加防銹劑，保護金屬表面免受腐蝕，延長機械設(shè)備的使用壽命。防止?jié)櫥椭兴值哪Y(jié)，避免水分對金屬表面的腐蝕。提高清潔性能添加清凈劑，清除油泥和漆膜，保持發(fā)動機內(nèi)部的清潔，提高潤滑效率。添加分散劑，將油泥和漆膜分散在潤滑油中，避免沉淀堵塞油路?？鼓バ阅芴嵘砑涌鼓?，在金屬表面形成一層保護膜，減少磨損，延長機械設(shè)備的使用壽命。添加極壓劑，在高壓環(huán)境下提供更好的潤滑保護，防止金屬表面發(fā)生咬合現(xiàn)象。摩擦系數(shù)的測定摩擦系數(shù)是衡量兩個物體之間摩擦力大小的重要指標(biāo)，通常用實驗方法測定。常用的測定方法包括傾斜板法、摩擦試驗機法等。傾斜板法操作簡單，但精度較低，適用于初級測量。摩擦試驗機法精度較高，可用于更精確的測試，常用于科研和生產(chǎn)領(lǐng)域。磨損的基本概念材料表面損傷磨損是指材料表面因相對運動而產(chǎn)生的損傷，導(dǎo)致材料損失。摩擦力與磨損磨損是摩擦力的直接結(jié)果，摩擦力的作用導(dǎo)致材料表面發(fā)生塑性變形、斷裂或剝落。影響因素磨損的程度受多種因素的影響，包括材料特性、潤滑條件、載荷、速度和環(huán)境。磨損的分類粘著磨損金屬表面在高壓和高溫下發(fā)生原子間相互作用，導(dǎo)致金屬表面發(fā)生粘著，隨后分離造成磨損。磨粒磨損由硬質(zhì)磨?；蝾w粒在摩擦表面上滑動或滾動造成的磨損。磨?？梢詠碜酝獠凯h(huán)境，例如砂礫，也可以來自摩擦表面本身的磨損產(chǎn)物。疲勞磨損由于反復(fù)載荷或應(yīng)力循環(huán)造成的材料疲勞破壞，最終導(dǎo)致表面材料剝落或碎裂。腐蝕磨損在腐蝕性環(huán)境中，材料表面發(fā)生腐蝕，同時由于摩擦作用，腐蝕產(chǎn)物被剝離，導(dǎo)致磨損。磨損機理黏著磨損當(dāng)兩個表面相互接觸時，由于表面微觀凸起之間的相互作用，導(dǎo)致材料相互轉(zhuǎn)移或撕裂。這種磨損主要發(fā)生在滑動摩擦條件下，例如金屬之間的摩擦。磨粒磨損磨粒磨損是指由硬的磨粒或顆粒對摩擦表面的切削或刮削作用引起的磨損。磨粒可以是外部來源，例如砂礫或灰塵，也可以是摩擦表面自身產(chǎn)生的磨損顆粒。疲勞磨損由于重復(fù)的應(yīng)力或載荷循環(huán)，導(dǎo)致表面材料發(fā)生疲勞破壞，最終形成裂紋和剝落，導(dǎo)致磨損。腐蝕磨損由于環(huán)境介質(zhì)（如水、氧氣或酸）的腐蝕作用，導(dǎo)致摩擦表面發(fā)生腐蝕，從而導(dǎo)致磨損。表面疲勞磨損循環(huán)載荷重復(fù)應(yīng)力導(dǎo)致金屬表面微裂紋，不斷擴展。應(yīng)力集中表面應(yīng)力集中部位更容易產(chǎn)生疲勞裂紋，加速磨損。材料特性材料的抗拉強度、韌性等對疲勞磨損有很大影響。黏著磨損金屬表面接觸在摩擦過程中，兩個相互接觸的金屬表面發(fā)生原子間的相互作用，形成金屬鍵。微觀焊接金屬鍵的形成會導(dǎo)致金屬表面發(fā)生微觀焊接，形成“冷焊點”。剪切分離當(dāng)摩擦力超過冷焊點的強度時，冷焊點被剪切分離，導(dǎo)致金屬表面的材料轉(zhuǎn)移或剝落。磨損形成黏著磨損會導(dǎo)致金屬表面出現(xiàn)凹坑、溝槽或其他形式的磨損。氧化磨損氧化磨損的定義是指在摩擦過程中，由于金屬表面與氧化劑（例如氧氣）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成氧化物，導(dǎo)致表面材料損失的現(xiàn)象。影響因素溫度濕度氧氣濃度金屬材料性質(zhì)常見現(xiàn)象氧化磨損會導(dǎo)致表面出現(xiàn)氧化層，顏色變化，表面粗糙度增加，從而降低零件的性能。研磨磨損硬度差異研磨磨損發(fā)生在兩種硬度差異較大的材料之間。表面劃痕硬度高的材料會對硬度低的材料表面造成劃痕，導(dǎo)致材料損失。材料去除研磨磨損會導(dǎo)致材料從表面剝落，形成磨損顆粒。腐蝕磨損腐蝕磨損的定義腐蝕磨損是由于材料表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的磨損。腐蝕磨損通常發(fā)生在潮濕的環(huán)境中，例如海水或酸性溶液。腐蝕磨損會導(dǎo)致表面形成凹坑、裂縫和孔洞，從而降低材料的強度和使用壽命。腐蝕磨損的例子鋼鐵在潮濕的環(huán)境中會發(fā)生氧化腐蝕，形成鐵銹。鐵銹是一種松散的氧化物，它會導(dǎo)致鋼鐵表面發(fā)生磨損。在酸性溶液中，金屬會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成鹽類，從而導(dǎo)致材料表面發(fā)生磨損。預(yù)防磨損的措施定期潤滑使用合適的潤滑油或潤滑脂，定期進行潤滑，可以降低摩擦，減少磨損。選擇合適的材料根據(jù)不同的工況選擇耐磨性強的材料，例如合金鋼、陶瓷等。合理的操作避免過載、沖擊、震動等，可以有效降低磨損。定期檢查定期檢查機械設(shè)備，及時發(fā)現(xiàn)并排除故障，避免磨損加劇。潤滑管道的布置1合理布局潤滑管道需要合理布局，確保潤滑油能夠順利流到各個需要潤滑的部位。2避免交叉管道布局要避免交叉，防止油路堵塞，影響潤滑效果。3方便維護管道布局要方便維護，便于定期檢查和清理，確保潤滑系統(tǒng)安全可靠。潤滑油養(yǎng)護1定期更換根據(jù)使用環(huán)境和時間，定期更換潤滑油。更換時，清理油底殼，更換機油濾清器。2添加潤滑劑在使用過程中，可根據(jù)需要添加適當(dāng)?shù)臐櫥吞砑觿?，提高潤滑油性能?定期檢查定期檢查潤滑油的油位和顏色，及時發(fā)現(xiàn)問題，避免故障發(fā)生。4正確使用避免過度使用潤滑油，選擇合適的潤滑油，并按規(guī)范使用。潤滑油品質(zhì)的檢測項目指標(biāo)測試方法粘度動力粘度、運動粘度旋轉(zhuǎn)粘度計閃點閉杯閃點、開口閃點閃點儀酸值中和值滴定法摩擦與潤滑的發(fā)展趨勢納米潤滑材料納米材料具有低摩擦系數(shù)，提高潤滑效率，延長機器壽命，降低能耗。智能潤滑系統(tǒng)實時監(jiān)控設(shè)備運行狀況，自動調(diào)整潤滑參數(shù)，減少人工干預(yù)，提高潤滑效率。生物潤滑技術(shù)利用生物材料，開發(fā)可降解潤滑劑，減少環(huán)境污染，實現(xiàn)綠色潤滑。案例分析1本案例將探討汽車發(fā)動機潤滑系統(tǒng)故障案例，分析故障原因和解決方法。該案例涉及潤滑油不足導(dǎo)致發(fā)動機磨損嚴重，最終導(dǎo)致發(fā)動機報廢的現(xiàn)象。通過分析案例，可以更好地理解潤滑油在發(fā)動機工作中的重要作用，以及潤滑系統(tǒng)故障帶來的嚴重后果。案例分析2摩擦與潤滑在機械設(shè)計中至關(guān)重要，一個設(shè)計良好的潤滑系統(tǒng)可以有效降低機械磨損、延長使用壽命。例如，汽車發(fā)動機中的活塞與氣缸壁之間的摩擦，需要潤滑油來減少摩擦力，降低溫度，防止磨損。合理的潤滑系統(tǒng)設(shè)計可以提高發(fā)動機效率，降低燃油消耗，延長發(fā)動機使用壽命。案例分析3案例分析3:飛機發(fā)動機潤滑系統(tǒng)故障分析發(fā)動機潤滑系統(tǒng)故障會導(dǎo)致嚴重后果，如發(fā)動機損壞、飛行事故等。潤滑系統(tǒng)故障分析需要結(jié)合故障現(xiàn)象、發(fā)動機運行參數(shù)、維修記錄等信息，進行綜合判斷。本案例以飛機發(fā)動機潤滑系統(tǒng)油壓過低故障為例，分析故障原因、診斷方法及解決方案。課程總結(jié)知識點回顧摩擦磨損與潤滑是機械設(shè)計和制造的核心內(nèi)容之一。摩擦的分類，特點和影響因素潤滑的原理，分類和應(yīng)用磨損的機理，分類和控制方法應(yīng)用實踐課程內(nèi)容與實際工程應(yīng)用緊密結(jié)合。案例分析，闡釋關(guān)鍵技術(shù)實踐操作，提升動手能力未來展望摩擦學(xué)是一個充滿活力的研究領(lǐng)域。新材料，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)智能化，數(shù)字化發(fā)展趨勢問題討論本課程的學(xué)習(xí)旨在幫助學(xué)生掌握摩擦學(xué)的基本知識和應(yīng)用技能，并能夠運用相關(guān)知識解決實際問題。課程內(nèi)容涵蓋了摩擦、磨損、潤滑等方面，并通過案例分析加深對理論的理解。在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生可以積極思考，提出問題，并與老師和同學(xué)們進行互動交流，共同探討摩擦學(xué)領(lǐng)域的最新進展和應(yīng)用前景。此外，學(xué)生還可以通過查閱文獻、參與實驗、進行