摩擦學課程中油液分析實驗教學的探索

盧小輝

摘 要：摩擦學是我校機械工程、熱能與動力工程等學科本科生的專業選修課程。油液分析實驗是摩擦學課程的主要組成部分，在緊貼工程實際和行業需求的基礎上，對其實驗教學進行了探索。實驗教學以培養學生的摩擦學工程實踐能力為目標，結合理論知識，使學生具備在分析潤滑油液的基礎上根據零部件磨損狀態進行機械設備故障診斷的初步能力。實驗的開展提高了學生解決相關工程問題的能力，增強了工程意識和工程素養，為學生以后從事機械設備潤滑管理有關的技術工作奠定了基礎。

關鍵詞：油液分析 實驗教學 摩擦學

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）12（c）-0214-02

Abstract： In our university， tribology is a professional elective course for undergraduate students from the specialties of mechanical engineering， thermal energy and power engineering. Oil analysis experiment is the main component of tribological course. On the basis of the engineering practice and industry demand， the oil analysis experiment is explored in this paper. Cultivating the tribology engineering practical ability for students is the goal of experimental teaching. On the basis of analyzing the lubrication oil and combined with theoretical knowledge， students gain preliminary ability of mechanical equipment fault diagnosis according to the wear conditions of parts. After operating the experiment， the students ability to solve the related engineering problem is improved， the engineering consciousness and engineering quality are enhanced. The oil analysis experiment establishs a good foundation for students work on the related technology of mechanical equipment lubrication management in future.

Key Words： Oil analysis； Experimental teaching； Tribology

摩擦學是一門實踐性很強的技術基礎學科，涉及物理、化學、力學、熱力學、材料科學和機械學等多種學科的理論和應用知識，它研究運動部件表面的摩擦、磨損和潤滑等問題[1]。在高校的機械工程、熱能與動力工程等學科的專業課教學中，有關摩擦學課程的教學早已展開，摩擦學要解決的問題大多是工程問題，實驗教學是摩擦學課程的必要手段，是培養學生摩擦學工程實踐能力的重要途徑。我校開展摩擦學本科生課程也有十多年的時間，油液分析實驗是摩擦學實驗教學體系的內容之一[2]。本文根據教學實踐，對油液分析實驗教學的內容和實施進行探討。

1 油液分析實驗教學的意義

在機械設備運轉過程中，相對運動的摩擦副之間存在摩擦和磨損，為了降低摩擦、減少磨損、延長設備的使用壽命，要對設備的運轉部位進行潤滑，通常情況下是在機械設備中加入潤滑油[3]。潤滑油液在設備中的各個運動部位循環流動時，設備的運行信息會在油液中留下痕跡，這些信息主要包括三個方面：油液本身物理和化學性質的變化，油液中設備磨損顆粒的分布，油液中外侵物質的構成以及分布。油液分析就是通過對設備在用油的理化性能指標分析、油中磨損金屬顆粒分析及污染產物的分析來獲取設備摩擦副潤滑和磨損狀態的信息，從而對設備的潤滑狀態及磨損故障進行診斷[4]。油液分析技術是當今摩擦學的一個非常重要的部分， 不但能反映機械設備的磨損程度，而且還能揭示機械設備摩擦副的磨損機理，為改善機械設備的工作狀況或改進機械設備的設計提供重要依據，達到預防性維修的目的。

油液分析技術包括對潤滑油液理化性能的分析和油液中磨損微粒分析兩個方面，是設備潤滑管理與故障診斷的重要技術手段，廣泛應用于鋼鐵、石化、能源、交通運輸、建材、冶金等國家重要產業。油液分析可以保障機械設備正常、可靠運行， 提高設備的運行效率， 并且能充分發掘設備的潛力和價值；還可以實現設備合理用油， 防止潤滑油劣化對設備造成的危害， 指導合理換油， 延長設備換油周期， 實現設備的科學管理，節約能源，從而降低設備運行成本， 提高企業的經濟效益[5]。

2 實驗教學的內容

油液分析技術主要有理化指標分析技術、鐵譜分析技術、光譜分析技術和顆粒計數技術。油液理化指標分析可檢測油液品質在設備運行過程中的變化，主要指標包括粘度、酸值、水分、閃點和燃點、機械雜質、銅腐蝕、抗乳化性等，是監測機械設備油液變化和磨損的最簡單最直接的方法。鐵譜分析和光譜分析都是用于對油液中所含磨損微粒的檢測，根據結果判斷零部件的磨損狀況，從而診斷機械設備的運行狀態。顆粒計數技術可檢測油液中外侵物質的構成以及分布，除了獲得對油液污染程度的評價，還能夠判斷機械設備的磨損速度。

實驗教學的內容應從摩擦學理論課程出發，在實驗過程中，學生要熟悉基本概念、基本原理、實驗目的、實驗方法、操作規程、注意事項等，在老師的指導下能夠動手操作，并結合理論知識根據實驗結果能夠分析磨損類型及成因等。緊貼行業需求，根據我校設備條件，油液分析實驗主要內容為理化指標分析實驗、鐵譜分析實驗、光譜分析實驗和污染度分析實驗。因場地和課時情況，實驗項目分為必做和選做，以便靈活安排。實驗內容的設置如表1所示。

3 實驗教學的實施

實驗的主體是學生，實驗教學過程中學生應主動實驗，實現知識和技能的自主遷移。學生在進入實驗室前，應事先根據編寫的油液分析實驗指導書進行預習，完成實驗報告的相關內容。為了提高學生進行實驗的參與度，對每批進入實驗室的學生進行分組，每組不超過3人，每個實驗項目完成后組間再交叉。每組學生共同配合完成相關實驗項目，共同討論分析實驗結果，培養團隊協作能力。對于學生在實驗過程中碰到的問題和困難，指導老師采用啟發的方式從旁引導，或者由已解決問題的別組同學進行指導和解答，培養學生分析、總結和概況能力，實現理論知識向實驗技能的遷移。實驗成績占摩擦學課程總成績的10%，是考勤、實驗表現與技能、實驗報告等綜合考核的結果。

4 結語

油液分析實驗教學是摩擦學課程的重要環節，與產業的需求緊密聯系，針對性強，具有非常重要的現實意義，不僅使學生加深了解和鞏固已學的摩擦學理論知識和專業技術，而且能夠增強學生的工程意識、訓練其工程實踐能力、提高其工程素質，從而促進機械潤滑工程師和設備管理人才的培養。

參考文獻

[1] 于秀娟.交叉學科摩擦學課程的教改探索[J].科技創新導報，2013（9）：162.

[2] 劉衛，莫易敏，辜志強.摩擦學實驗教學體系改革探索[J]. 高教發展與評估，2003（2）：57.

[3] 劉淑真，付洪瑞.油液監測技術及其方法[J].機械工程師， 2009（5）：137-138.

[4] 尚麗影，仲光霞.油液監測技術在煉鋼設備潤滑管理上的應用[J].潤滑與密封，2011，36（4）：119-121.

[5] 張冠楠，王曉麗，尹艷麗，等.油液監測技術及其在機械設備故障診斷中的應用[A].全國青年摩擦學與表面工程學術會議[C].2011：357-362.