机械零件的磨损
机械零件的磨损机理与疲劳分析
机械零件的磨损机理与疲劳分析引言：机械零件是构成各种机械设备的核心组成部分，其质量和可靠性直接影响着整个设备的性能和寿命。
在机械运动过程中，零件之间的接触和磨擦不可避免地会导致磨损和疲劳，从而降低机械零件的工作效率和寿命。
因此，研究机械零件的磨损机理与疲劳分析成为提高机械设备的性能和寿命的重要课题。
一、磨损机理磨损是机械零件在相对运动过程中表面材料的损失，主要包括磨粒磨损、疲劳磨损和润滑磨损等。
1. 磨粒磨损磨粒磨损是由于杂质等颗粒物进入零件表面的接触区域，与零件表面发生相对滑动而引起的既摩擦又磨损现象。
磨粒磨损会导致零件表面粗糙度增加，磨粒在摩擦接触区域形成凹槽和划痕，进一步加剧磨损。
2. 疲劳磨损疲劳磨损是由周期性应力作用引起的损伤，主要发生在机械零件承受往复或交变载荷的部位。
机械零件在往复运动过程中，由于应力的交变作用，材料表面会出现微裂纹，随着应力的不断作用，微裂纹会逐渐扩展并最终导致零件的疲劳破坏。
3. 润滑磨损润滑磨损是由于润滑油膜的破坏而引起的磨损现象。
当机械零件表面的润滑油膜无法保持稳定时，摩擦接触表面之间的直接接触会增加，摩擦热和摩擦力会增大，从而导致零件表面的磨损加剧。
二、疲劳分析疲劳分析是研究机械零件在循环加载下的疲劳性能和寿命的工程方法。
通过对零件材料的应力应变状态和疲劳强度的分析，可以判断零件在正常工况下的抗疲劳性能，并提出相应的改进措施。
1. 应力分析应力是导致机械零件疲劳破坏的主要因素。
在进行疲劳分析时，需要对零件所受的静态和动态载荷进行分析，计算出零件的应力分布情况，并结合材料的疲劳强度曲线，判断零件是否会发生疲劳破坏。
2. 循环载荷循环载荷是指在零件使用过程中的周期性变化的载荷。
循环载荷下，机械零件会发生应力集中和应力交变，进而引起疲劳裂纹和疲劳破坏。
因此，在疲劳分析中，需要对循环载荷进行精确的统计和计算，以准确评估零件在实际工作条件下的疲劳性能。
3. 疲劳强度分析疲劳强度是指材料在循环加载作用下能够承受的最大载荷水平。
机械工程中的磨损分析方法
机械工程中的磨损分析方法在机械工程领域中，磨损是一个普遍存在且难以避免的问题。
了解和分析磨损的原因对于确保机械设备的正常运行和延长其使用寿命至关重要。
本文将介绍几种常用的磨损分析方法，以帮助读者更好地理解和解决机械工程中的磨损问题。
一、表面磨损特征分析法表面磨损特征分析法是通过对机械零件表面磨损形态的观察，来判断磨损的原因和机制。
通过对磨损的形貌、失效周期、磨损机制等进行分析，可以确定磨损的类型，如磨粒磨损、接触疲劳磨损、腐蚀磨损等，并进一步找出磨损的具体原因。
二、微观磨损机理分析法微观磨损机理分析法通过对机械零件微结构进行观察和分析，揭示磨损的机理和表面变化。
常用的方法包括金相显微镜观察、扫描电镜观察和X射线衍射分析等。
这些方法可以帮助确定磨损的类型和程度，进而推测出具体的磨损机理，如疲劳磨损、磨粒磨损、焊接磨损等。
三、力学特性测试法力学特性测试法是通过对被磨损材料的物理力学特性进行测试和分析，来推断和评估磨损的性质和程度。
常用的测试方法包括硬度测试、力学性能测试和摩擦学测试等。
通过这些测试，可以了解材料的硬度、强度、韧性以及与其他材料之间的摩擦系数等特性，从而为磨损的评估和分析提供依据。
四、数值模拟仿真法数值模拟仿真法是一种基于计算机模型和数值计算的方法，通过对机械系统的数学建模和仿真计算，来模拟和预测磨损的行为和发展趋势。
这种方法可以帮助研究人员更好地理解和分析机械零件在实际工作条件下的磨损情况，提前预测和评估磨损的可能性，从而采取相应的预防和控制措施。
综上所述，机械工程中的磨损分析方法有表面磨损特征分析法、微观磨损机理分析法、力学特性测试法和数值模拟仿真法等。
这些方法可以互相补充和验证，为磨损问题的解决提供了有效的途径和依据。
通过系统地运用这些方法，可以更好地理解和掌握机械设备的磨损情况，从而提高其工作效率和使用寿命，减少因磨损而导致的故障和损失。
机械零部件的磨损与损伤评估
机械零部件的磨损与损伤评估1. 引言机械设备在运行过程中，由于摩擦、冲击、磨损等作用，零部件会逐渐产生磨损和损伤。
对于机械性能和运行安全性的评估，磨损与损伤评估起着重要的作用。
本文将从机械零部件的磨损机理入手，介绍磨损和损伤的分类和评估方法。
2. 磨损机理磨损是机械零部件长期运行后所产生的表面质量减小的现象。
根据磨损机理的不同，磨损可以分为磨粒磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损等。
2.1. 磨粒磨损磨粒磨损是由于机械零部件表面与硬度较高的杂质或颗粒物发生摩擦和磨擦而引起的损伤。
这种磨损一般发生在机械零部件表面，并且会导致表面粗糙度增加，减小机械零部件的精度和寿命。
2.2. 疲劳磨损疲劳磨损是由于机械零部件在长期变动载荷下产生的疲劳断裂现象引起的磨损。
这种磨损一般发生在受到反复载荷的零部件上，例如轴承、齿轮等。
疲劳磨损会导致零部件的断裂和寿命减小。
2.3. 腐蚀磨损腐蚀磨损是由于机械零部件表面与环境中的腐蚀性介质发生反应产生的腐蚀磨粒而引起的损伤。
腐蚀磨损一般发生在机械零部件受到潮湿或腐蚀性气体等环境影响的部位，例如金属表面和焊缝等。
3. 损伤分类机械零部件的损伤可以根据形状、大小、位置等特征进行分类。
常见的损伤类型有划伤、疲劳裂纹、开裂、脆性断裂等。
3.1. 划伤划伤是机械零部件表面产生的细小划痕。
划伤一般是由于杂质粒子或硬颗粒物在表面摩擦时引起的，划伤的形状和深度取决于摩擦力和杂质粒子的硬度。
3.2. 疲劳裂纹疲劳裂纹是由于机械零部件在变动载荷下发生的多次循环应力引起的。
疲劳裂纹的形状和扩展速度取决于应力水平、材料性质和载荷次数等因素。
3.3. 开裂开裂是机械零部件在受到较大外力或应力作用下发生的断裂现象。
开裂可以分为纵向裂纹和横向裂纹等不同类型，根据裂纹的性质和位置决定其对零部件的影响。
3.4. 脆性断裂脆性断裂是机械零部件在受到高应力作用下突然断裂的现象。
脆性断裂的特点是裂纹传播速度快，通常没有明显的塑性变形现象。
机械磨损的种类及解决方法
机械磨损的主要类型和解决方法许多机械的运行环境大多都很恶劣，受环境的影响机械零件的磨损也加快，零件的失效形式有很多，因磨损、变形、断裂、腐蚀和蠕变引起的零件失效是最主要的原因。
磨损是零件失效的主要形式，据统计有75％的机械零件是由于磨损而失效的。
多数机械设备由于负荷重、冲击大、温度高，工作环境恶劣等因素，机械磨损更为显著。
根据机械磨损产生的原因和磨损过程的本质，磨损又可分为黏着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损。
（1）黏着磨损：微观地看矿山机械零件表面都是凸凹不平的，两表面接触时，实际是局部的点接触。
在相对滑动和一定载荷作用下，接触点发生塑性变形或剪切，使零件表面温度升高，表面膜破裂，严重时表面金属软化或熔化。
此时接触面产生黏着，由于相对运动，旧的戳着点不断被剪断。
新的教着点又形成。
如此循环构成熟着磨损。
（2）磨粒磨损：硬的颗粒或凸起物在摩擦过程中引起材料脱落的现象称磨粒磨损。
据国外统计，在冶金矿山机械工业中，由于磨粒磨损而引起的损失约占成本的40％；在煤炭工业中占成本的30％。
所以由磨粒磨损引起零件失效所占比例是较高的。
（3）表面疲劳磨损：疲劳磨损是机械表面有摩擦存在的情况下，同时存在交变接触应力致使表面产生初生的显微裂纹，并不断发展引起材料微粒脱落的现象。
例如滚动轴承滚动体表面、齿轮齿面分度圆附近、钢轨与轮的接触表面等，常出现小麻点或痘斑状凹坑，这就是典型的表面疲劳磨损所致。
疲劳磨损与零件疲劳破坏的主要区别是前者存在摩擦和磨损，表面发生塑性变形和发热现象，且受液体润滑介质的影响。
而后者主要受交变应力作用引起疲劳破坏。
（4）腐蚀磨损：当两表面在腐蚀环境（气体或液体）中摩擦时，会在机械表面上产生反应生成物，反应生成物与表面结合能力弱，在不断的摩擦中一般都会磨掉，磨掉后露出的金屈又迅速生成新的反应物，如此反复形成腐蚀磨损。
它与一般化学府蚀的根本区别是后者没有摩擦。
为了解决机械磨损的问题，需要减少机械部件之间以及机械部件与其他颗粒物的接触面及摩擦力，减少机械与腐蚀环境的接触。
机械零件的磨损
特征
表面磨损、减小尺寸、颗粒形成
影响
降低机械性能、加大摩擦力、缩短使用寿命
影响机械零件磨损的因素
1 负荷
过大的负荷会加剧磨损程度。
3 润滑
不合理的润滑会导致磨损加剧。
2 材料
硬度差异和杂质会影响磨损。
磨损对机械零件的影响
1
功能失效
2
磨损会导致零件功能降低或完全失效。
3
减小尺寸
机械零件的尺寸会逐渐缩小，导致配 合间隙增大。
利用测量工具检测尺寸 变化和配合间隙的增大。
利用红外热成像技术检 测摩擦热量的分布。
磨损预防与维修的建议
预防措施
注意合理负荷、正确润滑、选 用合适材料。
维修策略
定期保养、更换受损零件、优 化设计。
润滑维护
定期清洗和更换润滑油，检查 润滑系统。
机械零件的磨损
机械零件磨损是指在使用过程中由于受力和摩擦而逐渐减小尺寸、改变形状 或损失功能的现象。本演示将探讨磨损的特征、影响、检测方法和预防维护 的建议。
什么是机械零件磨损？
磨损是机械零件在使用过程中由于受力和摩擦而逐渐减小尺寸、改变形状或损失功能的现象。
常见的磨损情况及其特征
磨损类型
磨擦磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损
能量损失
磨损会引起摩擦能量的损失，影响机 械效率。
延长机械零件使用寿命的方法
正确润滑
选择适当的润滑方式和材料， 定期检查和更换润滑剂。
优化设计
改善零件加工质量和选择合 适的材料，减少磨损。
定期维护
定期检查机械零件，清洗和 更换受损部件。
磨损检测的方法
1 物理观察
2 测量技术
3 红外摄像
机械零件的磨损 - 腐蚀磨损
机械零件的磨损 - 腐蚀磨损在摩擦过程中，金属同时与周围介质发生化学反应或电化学反应，引起金属表面的腐蚀剥落，这种现象称为腐蚀磨损。
它是与机械磨损、粘着磨损、磨料磨损等相结合时才能形成的一种机械化学磨损。
因此，腐蚀磨损的机理与前述三种磨损的机理不同。
腐蚀磨损是一种极为复杂的磨损过程，经常发生在高温或潮湿的环境下，更容易发生在有酸、碱、盐等特殊介质的条件下。
按腐蚀介质的不同类型，腐蚀磨损可分为氧化磨损和特殊介质下的腐蚀磨损两大类。
1．氧化磨损我们知道，除金、铂等少数金属外，大多数金属表面都被氧化膜覆盖着。
若在摩擦过程中，氧化膜被磨掉，摩擦表面与氧化介质反应速度很快，立即又形成新的氧化膜，然后又被磨掉，这种氧化膜不断被磨掉又反复形成的过程，就是氧化磨损。
氧化磨损的产生必须同时具备以下条件：一是摩擦表面要能够发生氧化，而且氧化膜生成速度大于其磨损破坏速度；二是氧化膜与摩擦表面的结合强度大于摩擦表面承受的切应力；三是氧化膜厚度大于摩擦表面破坏的深度。
在通常情况下，氧化磨损比其他磨损轻微得多。
减少或消除氧化磨损的对策主要有：(1)控制氧化膜生长的速度与厚度在摩擦过程中，金属表面形成氧化物的速度要比非摩擦时快得多。
在常温下，金属表面形成的氧化膜厚度非常小，例如铁的氧化膜厚度为1～3mm，铜的氧化膜厚度约为5mm。
但是，氧化膜的生成速度随时间而变化。
(2)控制氧化膜的性质金属表面形成的氧化膜的性质对氧化磨损有重要影响。
若氧化膜紧密、完整无孔，与金属表面基体结合牢固，则有利于防止金属表面氧化；若氧化膜本身性脆，与金属表面基体结合差，则容易被磨掉。
例如铝的氧化膜是硬脆的，在无摩擦时，其保护作用大，但在摩擦时其保护作用很小。
低温下，铁的氧化物是紧密的，与基体结合牢固，但在高温下，随着厚度增大，内应力也增大，将导致膜层开裂、脱落。
(3)控制硬度当金属表面氧化膜硬度远大于与其结合的基体金属的硬度时，在摩擦过程中，即使在小的载荷作用下，也易破碎和磨损；当两者相近时，在小载荷、小变形条件下，因两者变形相近，故氧化膜不易脱落；但若受大载荷作用而产生大变形时，氧化膜也易破碎。
机械磨损的名词解释
机械磨损的名词解释机械磨损是指在机械运行过程中由于各种力的作用而导致部件表面逐渐失去物质的过程。
这种磨损是机械设备使用中不可避免的现象，是机械设备寿命和可靠性的重要影响因素之一。
了解机械磨损对于机械设备的使用、维护和改进至关重要。
本文将从不同角度解释机械磨损的概念、原因、分类和防范方法。
一、机械磨损的概念机械磨损是指机械运行过程中，两个或多个接触表面之间由于相对移动而导致的失去物质的现象。
这个过程通常会导致部件形状和尺寸的变化，最终影响机械设备的工作效能。
二、机械磨损的原因机械磨损主要由以下几个原因引起：1.机械摩擦：在机械零件的相对运动中，摩擦力会产生热量和表面物质的磨粒，从而导致磨损。
摩擦力的大小与材料的物理性质、表面形状和润滑情况等因素有关。
2.载荷和应力：在高负荷和应力的作用下，机械零件之间的接触面容易产生磨损。
这是因为高载荷和应力会使表面微小的凸起部分因受力而迅速磨损，从而导致磨损的加剧。
3.颗粒污染：机械设备在使用过程中，常常会受到外界环境中的颗粒或污染物的影响。
这些颗粒会在机械摩擦过程中产生划痕或磨粒，加速机械磨损的发生。
4.化学反应：有些机械材料会与周围环境中的化学物质发生反应，导致表面的氧化、腐蚀等现象。
这种化学反应也会引起机械磨损。
5.疲劳应力：在机械零件的重复载荷作用下，疲劳裂纹逐渐扩展并导致零件磨损。
这种磨损常见于高速旋转部件如轴承、齿轮等。
三、机械磨损的分类机械磨损可根据表面失去物质的形式进行分类：1.磨粒磨损：机械设备运行过程中，产生的摩擦力会在表面形成磨粒，磨粒与接触表面相互作用，导致磨损。
磨粒磨损在机械设备寿命中起着重要作用。
2.磨料磨损：机械设备在使用过程中遇到硬颗粒或磨料时，这些颗粒会与接触表面发生摩擦作用，引起表面物质的剥离和磨损。
磨料磨损在高磨损环境中常见，如矿石磨矿设备。
3.腐蚀磨损：机械零件与一些化学物质或腐蚀介质直接接触时，发生的化学反应会导致表面的物质溶解或腐蚀，最终引起磨损。
机械零件的磨损 - 粘着磨损机理
机械零件的磨损 - 粘着磨损机理粘着磨损又称为粘附磨损，是指当构成摩擦副的两个摩擦表面相互接触并发生相对运动时，由于粘着作用，接触表面的材料从一个表面转移到另一个表面所引起的磨损。
根据零件摩擦表面的破坏程度，粘着磨损可分为轻微磨损、涂抹、擦伤、撕脱和咬死等五类。
1．粘着磨损机理擦副的表面即使是抛光得很好的光洁表面，但实际上也还是高低不平的。
因此，两个金属零件表面的接触，实际上是微凸体之间的接触，实际接触面积很小，仅为理论接触面的1％～1‰。
所以即使在载荷不大时，单位面积的接触应力也很大，如果当这一接触应力大到足以使微凸体发生塑性变形，并且接触处很干净，那么这两个零件的金属面将直接接触而产生粘着。
当摩擦表面发生相对滑动时，粘着点在切应力作用下变形甚至断裂，造成接触表面的损伤破坏。
这时，如果粘着点的粘着力足够大，并超过摩擦接触点两种材料之一的强度，则材料便会从该表面上被扯下，使材料从一个表面转移到另一个表面。
通常这种材料的转移是由较软的表面转移到较硬的表面上。
在载荷和相对运动作用下，两接触点间重复产生“粘着一剪断一再粘着”的循环过程，使摩擦表面温度显著升高，油膜破坏，严重时表层金属局部软化或熔化，接触点产生进一步粘着。
在金属零件的摩擦中，粘着磨损是剧烈的，常常会导致摩擦副灾难性破坏，应加以避免。
但是，在非金属零件或金属零件和聚合物件构成的摩擦副中，摩擦时聚合物会转移到金属表面上形成单分子层，凭借聚合物的润滑特性，可以提高耐磨性，此时粘着磨损则起到有益的作用。
2．减少或消除粘着磨损的对策摩擦表面产生粘着是粘着磨损的前提，因此，减少或消除粘着磨损的对策就有两方面。
(1)控制摩擦表面的状态摩擦表面的状态主要是指表面自然洁净程度和微观粗糙度。
摩擦表面越洁净，越光滑，越可能发生表面的粘着。
因此，应当尽可能使摩擦表面有吸附物质、氧化物层和润滑剂。
例如，润滑油中加入油性添加剂，能有效地防止金属表面产生粘着磨损；而大气中的氧通常会在金属表面形成一层保护性氧化膜，能防止金属直接接触和发生粘着，有利于减少摩擦和磨损。
机械加工中磨损常见类型和特点
在对工件进行加工的过程中，很容易产生工件磨损的情况，这主要是由于工件原材料特性、加工环境以及加工方式等多重原因造成的。
机械磨损对于工件的加工质量、加工精度以及加工效率都会产生严重的影响，因此在对工件进行机加工生产的过程中，做好机械磨损的了解，并熟悉如何对磨损进行预防，十分重要。
机加工中常见的机械磨损类型和特点主要有以下几种：跑合磨损、硬粒磨损、表面疲劳磨损、热状磨损、相变磨损和流体动力磨损等，下面我们就来具体介绍一下。
1、跑合磨损：这种磨损是机械在正常载荷、速度及润滑条件下进行加工出现的磨损，这种磨损的发展过程一般较慢，而且在短期内对于加工质量不会有很大的影响。
2、硬粒磨损：这种磨损主要是由于零件本身掉落的磨粒或者由外界进入机床的硬粒，进入了工件的加工区域，受到机械切削或研磨，引起工件的破坏，这种磨损对于加工质量的影响是比较严重的。
3、表面疲劳磨损：这种磨损主要是机械交变载荷的作用下，产生的微小裂纹或班点状凹坑，由此造成零件出现损坏。
这类磨损通常与压力大小、载荷特点、机件材料、尺寸等因素都有一定关系。
4、热状磨损：这种磨损是零件在摩擦过程中产生的热量作用在零件上，使零件出现回火软化、灼化折皱等现象。
这种磨损一般会出现在高速和高压的滑动摩擦中，磨损的破坏性比较大，并伴有事故性磨损的出现。
5、腐蚀磨损：作为一种化学作用，腐蚀磨损是零件表面与酸、碱、盐类液体或有害气体接触时由于受到化学侵蚀或零件表面与氧相结合生成易脱落的硬而脆的金属氧化物而使零件磨损。
6、相变磨损：这种磨损是零件长期在高温状态下工作，零件表面金属组织晶粒受热变大，晶界四周被氧化，产生了细小的间隙，使零件脆弱、耐磨性下降，因此而造成的零件磨损。
7、流体动力磨损：这种磨损是由液体或者是混在液体中的颗粒以较快的流速冲击零件表面所造成的零件表面的磨损。
机械零件受损常见原因
机械零件受损常见原因机械零件受损的常见原因有很多。
以下是一些常见的原因：1. 磨损和疲劳：机械零件在工作过程中会受到不断的磨损和疲劳，长时间的使用会导致零件表面磨损，甚至损坏。
这种磨损和疲劳可能会导致零件强度下降，进而引起零件的失效。
2. 不良的设计和制造：不良的设计和制造是机械零件受损的常见原因之一。
如果零件的设计不合理或者制造过程中存在问题，那么会导致零件强度不足或者存在缺陷，从而增加了零件受损的风险。
3. 错误的安装和操作：机械零件的安装和操作不当也是导致零件受损的原因之一。
如果机械零件的安装位置不正确或者操作过程中使用不当，那么就会增加零件失效的风险。
4. 材料问题：机械零件的材料选择不当或者材料本身存在质量问题也会导致零件受损。
如果选择的材料强度不足或者存在杂质等问题，那么会增加零件的失效风险。
5. 温度和环境影响：温度和环境的变化也会对机械零件的性能产生影响。
如果机械零件长时间处于高温、低温或者腐蚀性环境中，那么零件的强度和耐久性都会降低，从而导致零件的受损。
6. 振动和冲击：振动和冲击也是机械零件受损的常见原因，尤其是在高速旋转或者重载工况下。
长期的振动和冲击会导致零件松动、裂纹等问题，最终导致零件失效。
7. 使用寿命和老化：机械零件也有一定的使用寿命，长时间的使用会导致零件老化和劣化，进而增加零件失效的风险。
综上所述，机械零件受损的原因有很多，包括磨损和疲劳、不良的设计和制造、错误的安装和操作、材料问题、温度和环境影响、振动和冲击以及使用寿命和老化等。
为减少机械零件受损，需要在设计、制造、安装和操作等方面都进行合理的考虑和控制，以提高零件的使用寿命和可靠性。
机械设备常见故障类型
机械设备常见故障类型
机械设备常见故障类型包括：
1. 机械零部件磨损：随着设备长期使用，零部件表面磨损，导致设备不正常运转或无法工作。
2. 机械零部件断裂：由于设备受到过载、振动等外力作用，零部件可能发生断裂，导致设备停止运行。
3. 机械零部件松动：设备在长期使用过程中，零部件的螺栓、螺母等连接件可能松动，影响设备的正常运行。
4. 机械设备润滑不良：设备的摩擦表面需要定期润滑，否则摩擦产生过多的热量，导致设备损坏或过早磨损。
5. 电气故障：机械设备中的电气元件如电机、开关等可能遭遇电路短路、绝缘破损等故障，导致设备无法正常工作。
6. 气动元件故障：机械设备中的气动元件如气缸、气动阀门等可能受到损坏或堵塞，导致气压无法正常传递，影响设备的工作。
7. 液压元件故障：机械设备中的液压元件如泵、阀门等可能发生泄漏、堵塞，导致液压系统无法正常工作。
8. 控制系统故障：设备的控制系统如PLC、传感器等可能由于电路故障或传感器故障，导致设备无法被准确控制。
9. 设备磨损导致几何参数变化：长期使用会导致设备的几何参数改变，如轴线弯曲、传动链条松弛等，进而引发设备故障。
10. 设备清洁不当：设备在使用过程中可能受到尘土、污垢等外界物质的污染，导致运行不正常或故障发生。
机械零件的摩擦、磨损和润滑
磨损的原因和影响因素
1 表面间相对运动
表面间相对运动会导致 磨损，特别是在高压和 高温环境下。
2 材料硬度差异
硬度差异大的材料更容 易磨损，以及表面光滑 度和润滑情况。
3 外部环境条件
外部环境条件，如温度、 湿度和污染物等，也会 影响磨损。
磨损和材料选择
合理选择磨损较小的耐磨材料 可以减少零件磨损和更好地保 护机械零件。
常见的机械零件摩擦、磨损和润滑问题
1
齿轮磨损
齿轮因长时间高速运动摩擦会导致磨
轴承润滑
2
损，需要定期润滑和维护。
轴承需要良好的润滑来减少摩擦和磨
损，保持稳定的工作状态。
3
链条润滑
链条需要适量的润滑剂以减少链环之 间的摩擦和磨损。
机械零件的摩擦、磨损和润滑
在机械工程中，摩擦、磨损和润滑是至关重要的概念。了解它们的定义、原 因和方法可以帮助我们更好地设计和维护零件。
摩擦的定义和类型
摩擦定义
摩擦是指两个物体之间因接触而产生的阻碍相对运动的力。
静摩擦和动摩擦
静摩擦是物体相对静止时的摩擦力，动摩擦是物体相对运动时的摩擦力。
滚动摩擦和滑动摩擦
是机械零件不可避免的现象，要注意减少磨 损并延长零件使用寿命。
是最常用的减少摩擦和磨损的方法，选择适 当的润滑剂和方式很关键。
有效减少摩擦、磨损和提高润滑的技巧 和方法
正确润滑
选择适合的润滑剂和方法， 根据工作条件和需求进行定 期润滑。
பைடு நூலகம்
合理设计
在设计阶段考虑摩擦和磨损 因素，合理选择材料和结构。
机械零件的磨损及其对策
实际接触面积逐渐增大，磨损速度减缓。在机械设备正式投入运行前，认真进行磨合是十分
重要的。
(2)稳定磨损阶段经过磨合阶段，摩擦副表面发生加工硬化，微观几何形状改变，建立
了弹性接触条件。这一阶段磨损趋于稳定、缓慢，AB线段的斜率就是磨损速度；B点对应的
横坐标时间就是零件的耐磨寿命。
(3)剧烈磨损阶段经过B点以后，由于摩擦条件发生较大的变化，如温度快速升高、金
属组织发生变化、冲击增大、磨损速度急剧增加、机械效率下降、精度降低等，从而导致零
件失效，机械设备无法正常运转。
通常将机械零件的磨损分为粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损五种
产生冲击，磨损就会变得越来越严重，在这种情况下极易发生事故。一般机械设备中约有80
％的零件因磨损而失效报废。据估计，世界上的能源消耗约有30％～50％是由于摩擦和磨
损造成的。
摩擦和磨损涉及的科学技术领域甚广，特别是磨损，它是一种微观和动态的过程，
在这一过程中，机械零件不仅会发生外形和尺寸的变化，而且会出现其他各种物理、化学和
相接触的物体相互移动时发生阻力的现象称为摩擦。相对运动的零件的摩擦表面发
生尺寸、形状和表面质量变化的现象称为磨损。摩擦是不可避免的自然现象；磨损是摩擦的
必然结果，两者均发生于材料表面。摩擦与磨损相伴产生，造成机械零件的失效。当机械零
件配合面产生的磨损超过一定限度时，会引起配合性质的改变，使间隙加大、润滑条件变坏。
机械现象。零件的工作条件是影响磨损的基本因素。这些条件主要包括：运动速度、相对压
力、润滑与防护情况、温度、材料、表面质量和配合间隙等。
机械零部件的磨损与寿命评估
机械零部件的磨损与寿命评估引言：机械零部件的磨损与寿命评估是制造业中一项重要的研究课题。
随着工业技术的发展和应用领域的拓宽，机械零部件的可靠性和耐用性成为了制造商和用户普遍关注的问题。
本文将从磨损机理、寿命评估方法以及维护管理等方面对机械零部件的磨损与寿命评估进行探讨。
一、磨损机理机械零部件磨损是指在摩擦和磨削作用下，由于材料表面的损坏和摩擦两体之间的相互作用导致材料的物质流失。
磨损机理可以分为磨削磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损等。
磨削磨损是由于两个相互运动的零件接触面分离的不完全，导致表面物质破坏和剥落。
疲劳磨损是在重复循环负荷作用下，材料发生微裂纹并逐渐扩展，最终导致破坏。
腐蚀磨损是由于与介质接触而引起的材料表面的化学反应，导致材料的物质流失。
二、寿命评估方法针对机械零部件的磨损与寿命评估，目前主要采用以下几种方法。
1.动态寿命试验动态寿命试验是通过对机械零部件进行长时间的负荷和运行测试，观察其性能变化和寿命情况。
这种方法可以模拟真实工况下的使用情况，对零部件的磨损寿命进行较为准确的评估。
2.非破坏性检测非破坏性检测是通过使用无损检测技术对机械零部件进行检查，以确定其是否存在磨损和破损等问题。
这种方法可以避免对零部件的破坏性测试，减少试验成本和时间，同时也能较好地评估零部件的寿命。
3.数值仿真模拟数值仿真模拟是借助计算机软件对机械零部件的运行情况进行模拟和分析，以评估其磨损与寿命。
通过建立合适的数学模型和边界条件，可以较准确地预测零部件的寿命。
这种方法具有简便、快速和经济的优势。
三、维护管理机械零部件的维护管理对于延长其使用寿命和保持正常运行至关重要。
维护管理包括定期检查、润滑、清洁和更换等。
定期检查是通过观察和检测机械零部件的磨损情况，及时发现问题并采取相应措施。
润滑是为了减少接触面的摩擦和磨损，保持零部件的正常运转。
清洁是为了清除机械零部件表面的污垢和异物，避免磨损和腐蚀。
更换是指在机械零部件达到一定的使用寿命后，及时更换老化的零部件，以保证机器的正常运行。
机械加工中磨损的种类及应对方法
机械加工过程中常会因为材料、环境以及加工方法等原因而出现磨损的情况。
而机械磨损对于产品的质量与精度造成很大的影响。
所以，对于从事机械加工的朋友们来说，了解机械加工中磨损的种类以及应对方法至关重要。
1、常见的机械磨损类型及其特点（1）硬粒磨损：零件掉落的磨粒或者是外界进入的硬粒，会引起机械切削或者研磨，造成零件破坏。
（2）跑合磨损：机械在正常的载荷、速度、润滑条件下的相应磨损，这种磨损相较于其他磨损发展缓慢。
（3）表面疲劳磨损：在交变载荷的作用下，产生的微小裂纹、斑点状的凹坑，都会让零件损坏。
这种磨损与压力大小、载荷特点、机件材料、尺寸等因素有很大的关系。
（4）热状磨损：零件在加工过程中，金属表面磨损以及内部集体产生热区或高温，会让零件有回火软化、灼化折皱等现象，在高速和高压的滑动摩擦中，磨损的破坏性会比较突出，而且会出现磨损事故。
（5）腐蚀磨损：这种磨损由于化学腐蚀造成，零件的表面会受到酸、碱类的液体或者有毒气体的侵蚀，而零件表面与氧的结合也容易生成硬而脆的金属氧化物导致出现零件的磨损。
（6）相变磨损：零件长期在高温的状态下进行工作，零件的表面金属组织的晶粒变大，晶界氧化会产生细小间隙，导致零件的耐磨性下降，加快了零件的磨损。
2、零件磨损的原因以及预防方法（1）正常磨损·零件之间的相互摩擦：保证零件的清洁以及润滑，可以减少摩擦。
·由硬粒引起的磨损：保持零件间的清洁，可以遮盖住零件的外露部分。
·长期交变载荷下造成的零件疲劳磨损：消除间隙，选择合适的润滑油脂，可以减少额外振动，提高零件的精度。
·化学物质对零件的腐蚀：去除有害的化学物质，有效提高零件的防腐蚀性。
（2）不正常磨损·维修或者制造质量未达到设计要求：应该严格质量检查。
·违反操作规程：要熟悉机械性能，仔细操作。
·运输、装卸、保管不当：全面掌握运输装配相关知识，谨慎操作。
机械零部件的磨损分析与寿命预测
机械零部件的磨损分析与寿命预测在机械设备中，零部件的磨损是一个不可避免的问题。
磨损会导致设备性能下降，甚至引起设备故障。
因此，对机械零部件的磨损进行分析和寿命预测显得尤为重要。
一、磨损机理分析机械零部件的磨损机理可以从力学和材料两个角度来分析。
在力学方面，机械零部件在正常工作状态下受到的载荷会引起应力集中，进而导致局部磨损。
而在材料方面，机械零部件的材料硬度、强度、耐磨性等特性会直接影响其磨损程度。
因此，通过对机械零部件的载荷和材料特性进行研究，可以有效分析磨损机理。
二、常见零部件的磨损形式1. 摩擦磨损摩擦磨损是机械零部件最常见的磨损形式之一。
当两个零部件相对运动时，由于摩擦力的作用，表面出现磨损。
摩擦磨损可分为表面磨损和体积磨损两种形式。
表面磨损主要是由于颗粒的切削和磨料的折弯引起，而体积磨损则是由于材料粒子的疲劳和断裂引起。
2. 磨粒磨损磨粒磨损是指机械零部件表面由于磨粒的滚动、切削和击击作用导致磨损。
这种磨损形式常见于采矿设备和研磨机械等领域。
磨粒磨损的特点是磨损速度快、表面粗糙度高。
3. 疲劳磨损疲劳磨损是由于机械零部件在交变载荷下引起的疲劳破坏。
在往复运动或震动条件下，机械零部件会经历周期性的应力变化，最终导致裂纹的产生和扩展。
疲劳磨损的寿命预测是机械零部件设计和改进的重要内容之一。
三、寿命预测方法1. 经验公式法经验公式法是一种简化的寿命预测方法，常用于对一些常见零部件进行寿命评估。
该方法基于对大量实验数据的统计分析，通过建立零部件的失效模式及与之相关的参数的关系来预测其寿命。
2. 数值模拟方法数值模拟方法是一种通过计算机模拟机械零部件在不同工况下的应力、变形等物理量来评估其寿命的方法。
数值模拟方法可以更精确地预测机械零部件的磨损寿命，但需要大量的计算资源和较高的技术水平。
3. 统计分析方法统计分析方法利用统计学理论对机械零部件的失效数据进行分析，通过建立数学模型来评估其寿命。
该方法在样本大且数据完备的情况下能够提供较为准确的寿命预测结果。
机械零件的失效形式有哪些？
机械设备中各种零件或构件都具有一定的功能，如传递运动、力或能量，实现规定的动作，保持一定的几何形状等等。
当机件在载荷（包括机械载荷、热载荷、腐蚀及综合载荷等）作用下丧失最初规定的功能时，即称为失效。
一个机件处于下列三种状态之一就认为是失效，这三个条件可以作为机件失效与否的判断原则：1.完全不能工作。
2.不能按确定的规范完成规定功能。
3.不能可靠和安全地继续使用。
机械零件失效的基本形式一般机械零件的失效形式是按失效件的外部形态特征来分类的，大体包括：磨损失效、断裂失效、腐蚀失效和畸变失效。
在生产实践中，最主要的失效形式是零件工作表面的磨损失效，而最危险的失效形式是瞬间出现裂纹和破断，统称为断裂失效。
1.零件的磨损失效摩擦与磨损是自然界的一种普遍现象。
当零件之间或零件与其他物质之间相互接触，并产生相对运动时，就称为摩擦。
零件的摩擦表面上出现材料耗损的现象称为零件的磨损。
材料磨损包括两个方面：一是材料组织结构的损坏，二是尺寸、形状及表面质量（粗糙度）的变化。
如果零件的磨损超过了某一限度，就会丧失其规定的功能，引起设备性能下降或不能工作，这种情形即称为磨损失效。
根据摩擦学理论，零件磨损按其性质可以分为磨料磨损、粘着磨损、微动磨损、冲蚀磨损和腐蚀磨损。
①磨料磨损：零件表面与磨料相互摩擦，而引起表层材料损失的现象称为磨料磨损或磨粒磨损。
磨料也包括对零件表面上硬的微凸体。
在磨损失效中，磨料磨损失效是最常见、危害最为严重的一种。
②粘着磨损：粘着磨损是指两个作相对滑动的表面，在局部发生相互焊合，使一个表面的材料转移到另一个表面所引起的磨损。
③疲劳磨损：当摩擦副两接触表面做相对滚动或滑动时，周期性的载荷使接触区受到很大的交变接触应力，使金属表层产生疲劳裂纹并不断扩展、引起表层材料脱落，造成点蚀和剥落，这一现象称为表面疲劳磨损。
④微动磨损：微动磨损是两固定接触面上出现相对小幅振动而造成的表面损伤，主要发生在宏观相对静止的零件结合面上。
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机械零件的磨损是零件失效的主要模式。
研究磨损的意义： 1、一般机械设备中约有80%的零件失效报废是由磨损引 起。
2、磨损引起零件失效导致的损失较大，美国每年损失 1000亿美元，直接材料损失200亿。
3、磨损影响设备效率，降低设备工作可靠性，导致设 备提前报废。 4、研究磨损机理，可以掌握其特点，为制定合理的维 修策略和计划提供依据，为提高设备寿命服务。
对于化学腐蚀，常采用以下方式：选择抗 氧化材料如耐热钢、高温合金、陶瓷材料 等；零件表面涂层。
对于电化学腐蚀：选择耐腐蚀材料；表面 涂层；电化学保护；加缓蚀剂
二、电化学腐蚀
产生条件
不同金属或同一金属的不同部分存在 电极电位差；
相互接触； 有电介质溶液。
电化学腐蚀的过程
阳极：失去电子发生氧化反应 （被腐蚀）
MM n+ ＋ ne
• 阴极：得到电子发生还原反应
析氢反应（电解质中H+高时）
2H 2e H2
吸氧反应（电解质中O2高时） O2 2H2O 4e 4OH
影响胶合磨损的因素: 摩擦副接触表面成分与组织 摩擦副表面状态
局部接触
局部粘着 （冷焊）
接触面积小 应力大
润滑油膜、 氧化膜被挤 破
粘着处 被撕掉
金属表面被划伤或 者金属屑粒脱落
3）疲劳磨损(疲劳点蚀) 在滚动或兼有滑动和滚动的高副中，如凸轮、齿轮
等，受载时材料表层有很大的接触应力。当载荷重复 作用时，常会出现表层金属呈小片状剥落，而在零件 表面形成小坑，这种现象称为疲劳磨损或疲劳点蚀。
电化学腐蚀过程中会产生腐蚀电流，如 金属在潮湿空气、海水、或电解质溶液中的 腐蚀都是电化学腐蚀。
高温氧化腐蚀 电化学腐蚀 应力腐蚀
一、高温氧化腐蚀
除Au（金）、Pt外，金属中在空气 中都会发生氧化，高温会加速氧化过程。
腐蚀会导致零件有效截面积减小， 承载能力降低。
在高温含氧气氛中工作的零件的抗 高温氧化能力是一项重要指标。
腐蚀原电池
• 在锌壳上的阳极反应 Zn→Zn2++2e
• 在碳棒上的阴极反应 2H++2e → H2
结 果 ： Zn 被 离 子 化 （腐蚀）。
锌 外 壳
(NH4)Cl 碳棒
F基球墨铸铁在HCl中的电化学腐蚀
F基体的电
H2
极电位比G低，
故为阳极，被
腐蚀；而在阴
极G上析出H2气 体。
三、改善零件耐蚀性的措施
氧化过程（三个步骤）
金属失去电子成为金属离子
M M2 2e
氧原子吸收电子成为氧离
O+2e O2
金属离子和氧离子结合为金属氧化物
M2+ O2 MO
氧化膜形成后，将金属基体与氧隔开， 金属要继续氧化必须：
金属离子及电子（由内向外）穿过氧化膜 氧原子或离子（由外向内）穿过氧化膜
2）胶合磨损 (粘着磨损)
加工后的零件表面总有一定的粗糙度。摩擦表面受载 时，实际上只有部分峰顶接触，接触处压强很高，能使 材料产生塑性流动。若接触处发生粘着，滑动时会使接 触表面材料由一个表面转移到另一个表面，这种现象称 为粘着磨损(胶合磨损)。所谓材料转移是指接触表面擦 伤和撕脱，严重时摩擦表面能相互咬死。
氧化膜层阻止原子、离子及电子穿过氧 化膜的能力，决定了材料的抗氧化性能。
Al2O3、 Cr2O3 、SiO2等氧化膜的熔点高， 致密，阻力大；
FeO 、Cu2O等氧化膜的熔点低，疏松， 阻力小；
在钢中加入Al、 Cr（铬）、Si等元素， 因其与氧的亲和力比Fe大，故可优先形成氧 化物，从而阻Fe的氧化。
影响疲劳磨损的因素: 材质 接触表面质量 其它因素(应力、间隙、润滑等）
4） 腐蚀磨损 在摩擦过程中，与周围介质发生化学反应或电化学反应
的磨损，称为腐蚀磨损
全世界每年因腐蚀而报废的钢材与设备相当于年产量的 30%。
化学腐蚀 电化学腐蚀
化学腐蚀过程中不产生腐蚀电流，如金 属在高温氧化性气氛中、在干燥空气中、在 石油及酒精中的腐蚀……都属于化学腐蚀。
运动副摩擦表面物质不断损失的现象称为磨损。磨损 会逐渐改变零件尺寸和摩擦表面形状。零件抗磨损的能力 称为耐磨性。
磨损↑ →间隙↑、精度↓、 效率↓、振动↑、冲击↑、 噪音↑
一、零件磨损的一般规律
急剧磨损阶段
磨 损 特 性 曲 线
磨合阶段 稳定磨损阶段
磨损的主要类型 ：
1）磨料磨损
由于一个表面硬的凸起部分和另一表面接触，或者在 两个摩擦表面之间存在着硬的颗粒，或者这个颗粒嵌入 两个摩擦面的一个面里，在发生相对运动后，使两个表 面中某一个面的材料发生位移而造成的磨损称为磨料磨 损。在农业、冶金、矿山、建筑、工程和运输等机械中 许多零件和泥沙、矿物、铁屑、灰渣等直接摩擦，都会 发生不同形式的磨料磨损。剧统计，因磨料磨损而造成 的损失，占整个工业范围内磨损损失的50%左右。