《摩擦磨損與潤(rùn)滑》課件

摩擦磨損與潤(rùn)滑摩擦磨損與潤(rùn)滑是機(jī)械工程中的重要課題，對(duì)于理解機(jī)器的運(yùn)作和延長(zhǎng)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(rùn)滑的基本概念。掌握摩擦、磨損和潤(rùn)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(jiàn)潤(rùn)滑劑的特性和選擇。磨損的種類和機(jī)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(gè)物體相互接觸，產(chǎn)生摩擦力。相對(duì)運(yùn)動(dòng)兩個(gè)物體之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，產(chǎn)生摩擦力。阻礙運(yùn)動(dòng)摩擦力阻礙物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使物體靜止或運(yùn)動(dòng)速度減慢。摩擦的分類靜摩擦力靜摩擦力是指兩個(gè)靜止的物體之間的摩擦力，它阻止物體開(kāi)始運(yùn)動(dòng)?；瑒?dòng)摩擦力滑動(dòng)摩擦力是指兩個(gè)物體之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力，它阻礙物體繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。滾動(dòng)摩擦力滾動(dòng)摩擦力是指一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面滾動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力，它小于滑動(dòng)摩擦力。阻尼摩擦力阻尼摩擦力是指物體在流體中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力，它與物體的運(yùn)動(dòng)速度成正比。干摩擦的特點(diǎn)11.接觸面粗糙干摩擦存在于兩個(gè)固體表面直接接觸的情況，表面粗糙度會(huì)造成摩擦力。22.摩擦系數(shù)穩(wěn)定干摩擦系數(shù)相對(duì)穩(wěn)定，通常不受速度和壓力的影響，但會(huì)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(rùn)滑或固體潤(rùn)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(jìn)而導(dǎo)致部件損壞或失效，需要采取有效措施進(jìn)行防范。液體潤(rùn)滑的原理1潤(rùn)滑油膜形成潤(rùn)滑油在相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(kāi)，降低摩擦系數(shù)3磨損減少油膜保護(hù)摩擦表面免受磨損4熱量傳遞潤(rùn)滑油吸收摩擦產(chǎn)生的熱量液體潤(rùn)滑是一種常見(jiàn)的潤(rùn)滑方式，其原理是利用潤(rùn)滑油在摩擦表面間形成一層油膜，將摩擦表面隔開(kāi)，從而降低摩擦力和磨損，并傳遞熱量。液體潤(rùn)滑的分類流體靜壓潤(rùn)滑流體靜壓潤(rùn)滑是利用外部壓力源將潤(rùn)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(dòng)壓潤(rùn)滑流體動(dòng)壓潤(rùn)滑則是依靠摩擦副相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的油膜壓力來(lái)支撐載荷，實(shí)現(xiàn)摩擦副之間的分離。邊界潤(rùn)滑邊界潤(rùn)滑是指潤(rùn)滑油膜非常薄，甚至完全消失，潤(rùn)滑油分子直接吸附在摩擦表面，形成一層薄薄的潤(rùn)滑膜。混合潤(rùn)滑混合潤(rùn)滑是流體靜壓潤(rùn)滑和流體動(dòng)壓潤(rùn)滑的混合，在實(shí)際應(yīng)用中，往往是這幾種潤(rùn)滑方式的組合。固體潤(rùn)滑的特點(diǎn)干式潤(rùn)滑在沒(méi)有液體或氣體潤(rùn)滑劑的情況下，依靠固體潤(rùn)滑材料來(lái)減少摩擦和磨損。固體潤(rùn)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(rùn)滑膜?？垢邷毓腆w潤(rùn)滑劑可在高溫環(huán)境中工作，適用于液體潤(rùn)滑失效的場(chǎng)合?？拐婵展腆w潤(rùn)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(rùn)滑油的選擇1粘度潤(rùn)滑油的粘度是其最重要的特性之一，它決定了潤(rùn)滑油在不同溫度下的流動(dòng)性。選擇合適的粘度可以確保潤(rùn)滑油在工作溫度下能夠有效地潤(rùn)滑零件。2基礎(chǔ)油類型基礎(chǔ)油是潤(rùn)滑油的主要成分，不同的基礎(chǔ)油具有不同的性能特點(diǎn)。選擇合適的基礎(chǔ)油可以提高潤(rùn)滑油的耐高溫、抗氧化、抗磨損等性能。3添加劑潤(rùn)滑油中添加了各種添加劑，以增強(qiáng)其性能。選擇含有適合應(yīng)用環(huán)境的添加劑的潤(rùn)滑油可以延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。4適用范圍選擇潤(rùn)滑油時(shí)，要考慮設(shè)備的工作環(huán)境、工作溫度、負(fù)荷等因素，選擇符合這些要求的潤(rùn)滑油。潤(rùn)滑脂的特性粘稠性潤(rùn)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(fù)荷、低速或沖擊工況下使用。防水性潤(rùn)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(rùn)滑脂添加了抗氧化劑，具有較好的抗氧化性能，可延長(zhǎng)使用壽命?？箟盒詽?rùn)滑脂具有較高的抗壓性，可承受較大的壓力，避免設(shè)備過(guò)度磨損。潤(rùn)滑劑添加劑的作用改善潤(rùn)滑性能提高潤(rùn)滑油的粘度指數(shù)，降低摩擦系數(shù)，提高潤(rùn)滑油的抗磨性能。改善油品的抗氧化性能，延長(zhǎng)潤(rùn)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(hù)添加防銹劑，保護(hù)金屬表面免受腐蝕，延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備的使用壽命。防止?jié)櫥椭兴值哪Y(jié)，避免水分對(duì)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(dòng)機(jī)內(nèi)部的清潔，提高潤(rùn)滑效率。添加分散劑，將油泥和漆膜分散在潤(rùn)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(hù)膜，減少磨損，延長(zhǎng)機(jī)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(rùn)滑保護(hù)，防止金屬表面發(fā)生咬合現(xiàn)象。摩擦系數(shù)的測(cè)定摩擦系數(shù)是衡量?jī)蓚€(gè)物體之間摩擦力大小的重要指標(biāo)，通常用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定。常用的測(cè)定方法包括傾斜板法、摩擦試驗(yàn)機(jī)法等。傾斜板法操作簡(jiǎn)單，但精度較低，適用于初級(jí)測(cè)量。摩擦試驗(yàn)機(jī)法精度較高，可用于更精確的測(cè)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(duì)運(yùn)動(dòng)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(rùn)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(dòng)或滾動(dòng)造成的磨損。磨粒可以來(lái)自外部環(huán)境，例如砂礫，也可以來(lái)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(shí)由于摩擦作用，腐蝕產(chǎn)物被剝離，導(dǎo)致磨損。磨損機(jī)理黏著磨損當(dāng)兩個(gè)表面相互接觸時(shí)，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(dòng)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?；蝾w粒對(duì)摩擦表面的切削或刮削作用引起的磨損。磨?？梢允峭獠縼?lái)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(kuò)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(qiáng)度、韌性等對(duì)疲勞磨損有很大影響。黏著磨損金屬表面接觸在摩擦過(guò)程中，兩個(gè)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(huì)導(dǎo)致金屬表面發(fā)生微觀焊接，形成“冷焊點(diǎn)”。剪切分離當(dāng)摩擦力超過(guò)冷焊點(diǎn)的強(qiáng)度時(shí)，冷焊點(diǎn)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(huì)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(guò)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(jiàn)現(xiàn)象氧化磨損會(huì)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(huì)對(duì)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(huì)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(huì)導(dǎo)致表面形成凹坑、裂縫和孔洞，從而降低材料的強(qiáng)度和使用壽命。腐蝕磨損的例子鋼鐵在潮濕的環(huán)境中會(huì)發(fā)生氧化腐蝕，形成鐵銹。鐵銹是一種松散的氧化物，它會(huì)導(dǎo)致鋼鐵表面發(fā)生磨損。在酸性溶液中，金屬會(huì)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(rùn)滑使用合適的潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂，定期進(jìn)行潤(rùn)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(qiáng)的材料，例如合金鋼、陶瓷等。合理的操作避免過(guò)載、沖擊、震動(dòng)等，可以有效降低磨損。定期檢查定期檢查機(jī)械設(shè)備，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除故障，避免磨損加劇。潤(rùn)滑管道的布置1合理布局潤(rùn)滑管道需要合理布局，確保潤(rùn)滑油能夠順利流到各個(gè)需要潤(rùn)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(rùn)滑效果。3方便維護(hù)管道布局要方便維護(hù)，便于定期檢查和清理，確保潤(rùn)滑系統(tǒng)安全可靠。潤(rùn)滑油養(yǎng)護(hù)1定期更換根據(jù)使用環(huán)境和時(shí)間，定期更換潤(rùn)滑油。更換時(shí)，清理油底殼，更換機(jī)油濾清器。2添加潤(rùn)滑劑在使用過(guò)程中，可根據(jù)需要添加適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑油添加劑，提高潤(rùn)滑油性能。3定期檢查定期檢查潤(rùn)滑油的油位和顏色，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，避免故障發(fā)生。4正確使用避免過(guò)度使用潤(rùn)滑油，選擇合適的潤(rùn)滑油，并按規(guī)范使用。潤(rùn)滑油品質(zhì)的檢測(cè)項(xiàng)目指標(biāo)測(cè)試方法粘度動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)閃點(diǎn)閉杯閃點(diǎn)、開(kāi)口閃點(diǎn)閃點(diǎn)儀酸值中和值滴定法摩擦與潤(rùn)滑的發(fā)展趨勢(shì)納米潤(rùn)滑材料納米材料具有低摩擦系數(shù)，提高潤(rùn)滑效率，延長(zhǎng)機(jī)器壽命，降低能耗。智能潤(rùn)滑系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀況，自動(dòng)調(diào)整潤(rùn)滑參數(shù)，減少人工干預(yù)，提高潤(rùn)滑效率。生物潤(rùn)滑技術(shù)利用生物材料，開(kāi)發(fā)可降解潤(rùn)滑劑，減少環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)綠色潤(rùn)滑。案例分析1本案例將探討汽車發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)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(rùn)滑油不足導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)磨損嚴(yán)重，最終導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)報(bào)廢的現(xiàn)象。通過(guò)分析案例，可以更好地理解潤(rùn)滑油在發(fā)動(dòng)機(jī)工作中的重要作用，以及潤(rùn)滑系統(tǒng)故障帶來(lái)的嚴(yán)重后果。案例分析2摩擦與潤(rùn)滑在機(jī)械設(shè)計(jì)中至關(guān)重要，一個(gè)設(shè)計(jì)良好的潤(rùn)滑系統(tǒng)可以有效降低機(jī)械磨損、延長(zhǎng)使用壽命。例如，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的活塞與氣缸壁之間的摩擦，需要潤(rùn)滑油來(lái)減少摩擦力，降低溫度，防止磨損。合理的潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率，降低燃油消耗，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命。案例分析3案例分析3:飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)故障分析發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)故障會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果，如發(fā)動(dòng)機(jī)損壞、飛行事故等。潤(rùn)滑系統(tǒng)故障分析需要結(jié)合故障現(xiàn)象、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)、維修記錄等信息，進(jìn)行綜合判斷。本案例以飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)油壓過(guò)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(shí)點(diǎn)回顧摩擦磨損與潤(rùn)滑是機(jī)械設(shè)計(jì)和制造的核心內(nèi)容之一。摩擦的分類，特點(diǎn)和影響因素潤(rùn)滑的原理，分類和應(yīng)用磨損的機(jī)理，分類和控制方法應(yīng)用實(shí)踐課程內(nèi)容與實(shí)際工程應(yīng)用緊密結(jié)合。案例分析，闡釋關(guān)鍵技術(shù)實(shí)踐操作，提升動(dòng)手能力未來(lái)展望摩擦學(xué)是一個(gè)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(shì)問(wèn)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(shí)和應(yīng)用技能，并能夠運(yùn)用相關(guān)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。課程內(nèi)容涵蓋了摩擦、磨損、潤(rùn)滑等方面，并通過(guò)案例分析加深對(duì)理論的理解。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生可以積極思考，提出問(wèn)題，并與老師和同學(xué)們進(jìn)行互動(dòng)交流，共同探討摩擦學(xué)領(lǐng)域的最新進(jìn)展和應(yīng)用前景。此外，學(xué)生還可以通過(guò)查閱文獻(xiàn)、參與實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行