《摩擦磨损与润滑》课件

摩擦磨损与润滑摩擦磨损与润滑是机械工程中的重要课题，对于理解机器的运作和延长设备寿命至关重要。课程导言课程目标了解摩擦和润滑的基本概念。掌握摩擦、磨损和润滑的分类及其应用。课程内容摩擦力的产生原理和分类。常见润滑剂的特性和选择。磨损的种类和机理。预防磨损的措施和技术。摩擦的基本概念接触面两个物体相互接触，产生摩擦力。相对运动两个物体之间有相对运动趋势，产生摩擦力。阻碍运动摩擦力阻碍物体相对运动，使物体静止或运动速度减慢。摩擦的分类静摩擦力静摩擦力是指两个静止的物体之间的摩擦力，它阻止物体开始运动。滑动摩擦力滑动摩擦力是指两个物体之间相对运动时的摩擦力，它阻碍物体继续运动。滚动摩擦力滚动摩擦力是指一个物体在另一个物体表面滚动时产生的摩擦力，它小于滑动摩擦力。阻尼摩擦力阻尼摩擦力是指物体在流体中运动时产生的摩擦力，它与物体的运动速度成正比。干摩擦的特点11.接触面粗糙干摩擦存在于两个固体表面直接接触的情况，表面粗糙度会造成摩擦力。22.摩擦系数稳定干摩擦系数相对稳定，通常不受速度和压力的影响，但会受到材料性质和表面状态影响。33.摩擦力较大由于表面直接接触，干摩擦产生的摩擦力通常比液体润滑或固体润滑更大，导致能耗增加。44.易导致磨损干摩擦条件下，表面直接接触容易产生磨损，进而导致部件损坏或失效，需要采取有效措施进行防范。液体润滑的原理1润滑油膜形成润滑油在相对运动的表面间形成一层油膜2摩擦力降低油膜将摩擦表面隔开，降低摩擦系数3磨损减少油膜保护摩擦表面免受磨损4热量传递润滑油吸收摩擦产生的热量液体润滑是一种常见的润滑方式，其原理是利用润滑油在摩擦表面间形成一层油膜，将摩擦表面隔开，从而降低摩擦力和磨损，并传递热量。液体润滑的分类流体静压润滑流体静压润滑是利用外部压力源将润滑油压入摩擦副间，形成油膜，从而降低摩擦系数和磨损。流体动压润滑流体动压润滑则是依靠摩擦副相对运动产生的油膜压力来支撑载荷，实现摩擦副之间的分离。边界润滑边界润滑是指润滑油膜非常薄，甚至完全消失，润滑油分子直接吸附在摩擦表面，形成一层薄薄的润滑膜。混合润滑混合润滑是流体静压润滑和流体动压润滑的混合，在实际应用中，往往是这几种润滑方式的组合。固体润滑的特点干式润滑在没有液体或气体润滑剂的情况下，依靠固体润滑材料来减少摩擦和磨损。固体润滑剂例如石墨、二硫化钼等，它们具有层状结构，在压力下易于剥离，形成润滑膜。抗高温固体润滑剂可在高温环境中工作，适用于液体润滑失效的场合。抗真空固体润滑剂可在真空环境中工作，适用于航空航天等特殊应用。润滑油的选择1粘度润滑油的粘度是其最重要的特性之一，它决定了润滑油在不同温度下的流动性。选择合适的粘度可以确保润滑油在工作温度下能够有效地润滑零件。2基础油类型基础油是润滑油的主要成分，不同的基础油具有不同的性能特点。选择合适的基础油可以提高润滑油的耐高温、抗氧化、抗磨损等性能。3添加剂润滑油中添加了各种添加剂，以增强其性能。选择含有适合应用环境的添加剂的润滑油可以延长设备的使用寿命。4适用范围选择润滑油时，要考虑设备的工作环境、工作温度、负荷等因素，选择符合这些要求的润滑油。润滑脂的特性粘稠性润滑脂由基础油和稠化剂组成，具有较高的粘稠度，适合在高负荷、低速或冲击工况下使用。防水性润滑脂具有较好的防水性和防潮性能，适合潮湿或水环境中使用。抗氧化性润滑脂添加了抗氧化剂，具有较好的抗氧化性能，可延长使用寿命。抗压性润滑脂具有较高的抗压性，可承受较大的压力，避免设备过度磨损。润滑剂添加剂的作用改善润滑性能提高润滑油的粘度指数，降低摩擦系数，提高润滑油的抗磨性能。改善油品的抗氧化性能，延长润滑油的使用寿命，减少因氧化造成的油泥和漆膜生成。防腐蚀保护添加防锈剂，保护金属表面免受腐蚀，延长机械设备的使用寿命。防止润滑油中水分的凝结，避免水分对金属表面的腐蚀。提高清洁性能添加清净剂，清除油泥和漆膜，保持发动机内部的清洁，提高润滑效率。添加分散剂，将油泥和漆膜分散在润滑油中，避免沉淀堵塞油路。抗磨性能提升添加抗磨剂，在金属表面形成一层保护膜，减少磨损，延长机械设备的使用寿命。添加极压剂，在高压环境下提供更好的润滑保护，防止金属表面发生咬合现象。摩擦系数的测定摩擦系数是衡量两个物体之间摩擦力大小的重要指标，通常用实验方法测定。常用的测定方法包括倾斜板法、摩擦试验机法等。倾斜板法操作简单，但精度较低，适用于初级测量。摩擦试验机法精度较高，可用于更精确的测试，常用于科研和生产领域。磨损的基本概念材料表面损伤磨损是指材料表面因相对运动而产生的损伤，导致材料损失。摩擦力与磨损磨损是摩擦力的直接结果，摩擦力的作用导致材料表面发生塑性变形、断裂或剥落。影响因素磨损的程度受多种因素的影响，包括材料特性、润滑条件、载荷、速度和环境。磨损的分类粘着磨损金属表面在高压和高温下发生原子间相互作用，导致金属表面发生粘着，随后分离造成磨损。磨粒磨损由硬质磨粒或颗粒在摩擦表面上滑动或滚动造成的磨损。磨粒可以来自外部环境，例如砂砾，也可以来自摩擦表面本身的磨损产物。疲劳磨损由于反复载荷或应力循环造成的材料疲劳破坏，最终导致表面材料剥落或碎裂。腐蚀磨损在腐蚀性环境中，材料表面发生腐蚀，同时由于摩擦作用，腐蚀产物被剥离，导致磨损。磨损机理黏着磨损当两个表面相互接触时，由于表面微观凸起之间的相互作用，导致材料相互转移或撕裂。这种磨损主要发生在滑动摩擦条件下，例如金属之间的摩擦。磨粒磨损磨粒磨损是指由硬的磨粒或颗粒对摩擦表面的切削或刮削作用引起的磨损。磨粒可以是外部来源，例如砂砾或灰尘，也可以是摩擦表面自身产生的磨损颗粒。疲劳磨损由于重复的应力或载荷循环，导致表面材料发生疲劳破坏，最终形成裂纹和剥落，导致磨损。腐蚀磨损由于环境介质（如水、氧气或酸）的腐蚀作用，导致摩擦表面发生腐蚀，从而导致磨损。表面疲劳磨损循环载荷重复应力导致金属表面微裂纹，不断扩展。应力集中表面应力集中部位更容易产生疲劳裂纹，加速磨损。材料特性材料的抗拉强度、韧性等对疲劳磨损有很大影响。黏着磨损金属表面接触在摩擦过程中，两个相互接触的金属表面发生原子间的相互作用，形成金属键。微观焊接金属键的形成会导致金属表面发生微观焊接，形成“冷焊点”。剪切分离当摩擦力超过冷焊点的强度时，冷焊点被剪切分离，导致金属表面的材料转移或剥落。磨损形成黏着磨损会导致金属表面出现凹坑、沟槽或其他形式的磨损。氧化磨损氧化磨损的定义是指在摩擦过程中，由于金属表面与氧化剂（例如氧气）发生化学反应，形成氧化物，导致表面材料损失的现象。影响因素温度湿度氧气浓度金属材料性质常见现象氧化磨损会导致表面出现氧化层，颜色变化，表面粗糙度增加，从而降低零件的性能。研磨磨损硬度差异研磨磨损发生在两种硬度差异较大的材料之间。表面划痕硬度高的材料会对硬度低的材料表面造成划痕，导致材料损失。材料去除研磨磨损会导致材料从表面剥落，形成磨损颗粒。腐蚀磨损腐蚀磨损的定义腐蚀磨损是由于材料表面发生化学反应而引起的磨损。腐蚀磨损通常发生在潮湿的环境中，例如海水或酸性溶液。腐蚀磨损会导致表面形成凹坑、裂缝和孔洞，从而降低材料的强度和使用寿命。腐蚀磨损的例子钢铁在潮湿的环境中会发生氧化腐蚀，形成铁锈。铁锈是一种松散的氧化物，它会导致钢铁表面发生磨损。在酸性溶液中，金属会发生化学反应，形成盐类，从而导致材料表面发生磨损。预防磨损的措施定期润滑使用合适的润滑油或润滑脂，定期进行润滑，可以降低摩擦，减少磨损。选择合适的材料根据不同的工况选择耐磨性强的材料，例如合金钢、陶瓷等。合理的操作避免过载、冲击、震动等，可以有效降低磨损。定期检查定期检查机械设备，及时发现并排除故障，避免磨损加剧。润滑管道的布置1合理布局润滑管道需要合理布局，确保润滑油能够顺利流到各个需要润滑的部位。2避免交叉管道布局要避免交叉，防止油路堵塞，影响润滑效果。3方便维护管道布局要方便维护，便于定期检查和清理，确保润滑系统安全可靠。润滑油养护1定期更换根据使用环境和时间，定期更换润滑油。更换时，清理油底壳，更换机油滤清器。2添加润滑剂在使用过程中，可根据需要添加适当的润滑油添加剂，提高润滑油性能。3定期检查定期检查润滑油的油位和颜色，及时发现问题，避免故障发生。4正确使用避免过度使用润滑油，选择合适的润滑油，并按规范使用。润滑油品质的检测项目指标测试方法粘度动力粘度、运动粘度旋转粘度计闪点闭杯闪点、开口闪点闪点仪酸值中和值滴定法摩擦与润滑的发展趋势纳米润滑材料纳米材料具有低摩擦系数，提高润滑效率，延长机器寿命，降低能耗。智能润滑系统实时监控设备运行状况，自动调整润滑参数，减少人工干预，提高润滑效率。生物润滑技术利用生物材料，开发可降解润滑剂，减少环境污染，实现绿色润滑。案例分析1本案例将探讨汽车发动机润滑系统故障案例，分析故障原因和解决方法。该案例涉及润滑油不足导致发动机磨损严重，最终导致发动机报废的现象。通过分析案例，可以更好地理解润滑油在发动机工作中的重要作用，以及润滑系统故障带来的严重后果。案例分析2摩擦与润滑在机械设计中至关重要，一个设计良好的润滑系统可以有效降低机械磨损、延长使用寿命。例如，汽车发动机中的活塞与气缸壁之间的摩擦，需要润滑油来减少摩擦力，降低温度，防止磨损。合理的润滑系统设计可以提高发动机效率，降低燃油消耗，延长发动机使用寿命。案例分析3案例分析3:飞机发动机润滑系统故障分析发动机润滑系统故障会导致严重后果，如发动机损坏、飞行事故等。润滑系统故障分析需要结合故障现象、发动机运行参数、维修记录等信息，进行综合判断。本案例以飞机发动机润滑系统油压过低故障为例，分析故障原因、诊断方法及解决方案。课程总结知识点回顾摩擦磨损与润滑是机械设计和制造的核心内容之一。摩擦的分类，特点和影响因素润滑的原理，分类和应用磨损的机理，分类和控制方法应用实践课程内容与实际工程应用紧密结合。案例分析，阐释关键技术实践操作，提升动手能力未来展望摩擦学是一个充满活力的研究领域。新材料，新技术不断涌现智能化，数字化发展趋势问题讨论本课程的学习旨在帮助学生掌握摩擦学的基本知识和应用技能，并能够运用相关知识解决实际问题。课程内容涵盖了摩擦、磨损、润滑等方面，并通过案例分析加深对理论的理解。在学习过程中，学生可以积极思考，提出问题，并与老师和同学们进行互动交流，共同探讨摩擦学领域的最新进展和应用前景。此外，学生还可以通过查阅文献、参与实验、进行