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1、第11章 机械装置的润滑与密封,11.1 润滑和密封的作用 11.2 润滑剂及其选择 11.3 润滑方式和润滑装置 11.4 常用传动装置和典型零部件的润滑 11.5 密封装置 思考与练习,结束,机器运行时，由于相对运动构件间的摩擦，造成运动副接触表面会产生磨损，消耗大量能量。其后果是破坏零件的配合尺寸和强度，当磨损量超过允许极限时会导致失效，直接影响机械的使用寿命。当然有些机械是利用摩擦进行工作的，但绝大部分机械都产生着无用的摩擦损耗。据估计，世界上总能源的1/31/2消耗在摩擦损耗上，并且有80的零件报废是由于磨损所致。所以，为了减少摩擦磨损，对各种机械产品，在运动副处采用合理的润滑，具有
2、重要意义。机械装置联接处及运动件与不动件之间有间隙，为了阻止机器零件中液体、气体工作介质以及润滑剂泄漏，防止外部灰尘、水、气体以及其他杂质进入润滑部位，保证工厂环境卫生，降低成本，必须设置密封装置。,上一页,第11章 机械装置的润滑与密封,11.1 润滑和密封的作用,11.1.1 润滑的主要作用1. 减小摩擦，减轻磨损 一般金属或非金属直接接触产生干摩擦，其摩擦系数约为0.10.15。加入润滑剂后，在摩擦表面形成一层薄膜，可防止金属直接接触，从而大大减小摩擦、磨损。若液体润滑剂形成的油膜能完全把两相互接触的表面隔开，则形成液体摩擦，其摩擦系数小于0.010.001，在半液体摩擦和边界摩擦时，其
3、摩擦系数也仅为0.05。这样会提高机械的使用效率并延长机械的使用寿命。,下一页 返回,2降温冷却 机器的运动副运动时必须克服摩擦力的作用而作功,消耗的功转化为热量，这会引起运动副温度升高。使用润滑剂后可以大大降低接触面间的摩擦系数，减少摩擦热；并且若使用液体润滑剂，因其具有流动性，可及时带走摩擦时产生的热量，保证运动副的温度不会升得过高。3防止腐蚀 润滑剂中一般都含有防腐、防锈添加剂，当润滑剂覆盖在运动副表面上时，就可避免或减少由腐蚀而引起的损坏。,上一页 下一页 返回,11.1 润滑和密封的作用,4减振缓冲 润滑剂都有在金属表面附着的能力，且本身的剪切阻力小，所以在运动副表面受到冲击载荷时，
4、具有吸振和缓冲的能力。5密封 半固体润滑剂具有自封作用，一方面可以防止润滑剂流失，另一方面可以防止水分和杂质的侵入。此外，润滑还能起清洗、减少噪声等作用。因此，在机器的设计和使用中，润滑是一个非常重要的问题。,上一页 下一页 返回,11.1 润滑和密封的作用,11.1.2密封的主要作用1. 防止液体、气体等工作介质和润滑剂的泄漏2. 防止灰尘、水及有害介质等进入润滑部位（研究润滑技术的目的是使机器的摩擦表面之间建立并保持所需要的润滑状态。它的内容包括正确地选用润滑剂品种和用量，采用合理的润滑方式，改善润滑剂的性能并保持润滑剂的质量等。）,上一页 返回,11.1 润滑和密封的作用,11.2润滑剂
5、及其选择,合理选择和使用润滑剂，是保证机器正常运行的重要技术措施。常用的润滑剂按物态形式分为液体润滑剂、半固体润滑剂、固体润滑剂和气体润滑剂，其中应用最多的是润滑油和润滑脂。良好的润滑可以达到节省能源、延长零件使用寿命、保证机器正常运转的目的。,下一页 返回,11.2.1 润滑油润滑油是应用最广泛的液体润滑剂。1. 润滑油的性能指标1）粘度 润滑油在外力作用下流动，由于液体分子间的引力，流层间产生剪切力，阻碍彼此相对运动，使各层的速度不相等，这种性质称为粘性。润滑油的粘性是非常重要的特性，其大小用粘度来反映，分为动力粘度、运动粘度和相对粘度。,上一页 下一页 返回,11.2润滑剂及其选择,如图
6、111所示，两平行平板之间充满有一定粘度的润滑油，设板B固定不动，板A以速度沿方向运动。因润滑油对表面有吸附作用，板B表面层的润滑油与板B均静止不动，板A表面层润滑油与板A以相同速度一起运动。两板之间润滑油的速度变化为一斜线，即可看成是液体作一层层的错动。实验表明，牛顿液体流动时，剪切力与动力粘度及速度变化率成正比。表达式为,上一页 下一页 返回,11.2润滑剂及其选择,式中为液体层单位面积上的摩擦阻力；为常数，即液体的动力粘度，“”表示方向与速度增量方向相反。假设A、B板的面积各为1m2，相对距离h=1m，作用在板A上的力为1N时，板A产生的速度恰好为1m/s，这种液体的动力粘度为1Ns/m
7、2或1Pas。运动粘度是润滑油的动力粘度与同温度下该液体的密度的比值。其表达式为 式中为液体的运动粘度，单位是m2/s； 为液体的动力粘度，单位是Pas；为同温度下液体的密度，单位是kg/m3。运动粘度的法定计量单位m2/s太大,工程上常用mm2/s。,上一页 下一页 返回,11.2润滑剂及其选择,由于运动粘度和动力粘度都较难测定,实际应用中常采用特定的粘度计通过测定润滑油穿过孔道时间来测定相对粘度,然后通过换算获得运动粘度和动力粘度.我国常用恩氏粘度作为相对粘度单位。润滑油的粘度越大，形成的油膜越厚，能承受的载荷越大，但其内部阻力越大，流动性越差。2）粘温特性 润滑油的粘度和温度有较大关系。
8、反映这种变化关系的性质称为“粘温特性”。温度升高，粘度下降；温度降低，粘度增大。用粘度指数来反映这一特性，如果粘度指数越大，表示粘度随温度变化越小，即粘温特性越好。,上一页 下一页 返回,11.2润滑剂及其选择,3）油性 指油吸附在金属表面上形成油膜的能力。油性好，吸附能力强。 4）凝点、倾点 凝点是指在规定的冷却条件下，润滑油停止流动的最高温度。润滑油的使用温度应比凝点高57。倾点是指润滑油在规定的条件下冷却到能继续流动的最低温度。润滑油的使用温度应比倾点高3以上。5）闪点 是表示润滑油安全性的指标。是指在测定条件下，加热后油蒸汽与火接触产生短时闪火达5秒时的温度。油蒸发性越大，其闪点越低。
9、润滑油的使用温度应低于闪点2030。除此以外，润滑油还有它的极压性和氧化稳定性等。这里不再一一介绍。,上一页 下一页 返回,11.2润滑剂及其选择,2. 润滑油的类型润滑油分为矿物润滑油(石油制品)和合成润滑油两类。矿物润滑油就是石油在提取燃油之后，将重油经减压蒸馏精制而获得所需要的不同粘度的润滑油，如机械油、齿轮油等。从润滑油的牌号可知道油的粘度，油号越大粘度越高。生产这类润滑油原料充足，价格便宜，因此应用广泛。合成润滑油一般不是石油产品，是用有机溶液、树脂工业聚合物处理过程中的衍生物。它具有特殊的使用性能。可以胜任一般矿物润滑油不能胜任的地方，如高温、低温、防燃、抗氧化以及需与橡胶、塑料接
10、触的场合。合成润滑油具有良好的润滑性能，承载能力高，但价格昂贵，不少润滑油有些毒性，因此使用受到限制。,上一页 下一页 返回,11.2润滑剂及其选择,3. 润滑油的选择 合理选择润滑油要遵循以下原则。1）工作载荷 在一定的工作载荷下，首先要保证润滑剂有足够的承载能力。如重载时应选粘度高的润滑油，便于形成油膜；而对非液体润滑，应选油性好或极压性好的润滑油。2）工作速度 即两摩擦表面间相对滑动速度愈高，所选润滑油的粘度应愈低，以减少内摩擦阻力和防止严重发热，低速运动副则应采用粘度较高的润滑油。,上一页 下一页 返回,11.2润滑剂及其选择,3）工作温度 工作温度与环境温度有关。低温环境应选粘度较小
11、、凝点低的油；高温环境应选粘度大、闪点高的润滑油。特殊低温下，如采用抗凝添加剂也不能满足要求时，则应选用固体润滑剂。工作温度变化大要选粘温性能好、粘度指数较高的油。一般润滑油使用温度最好不超过60，高温条件下润滑油氧化速度加快，应加入抗氧化、抗腐蚀添加剂。4）工作性质 如机器在工作中有冲击、振动、运转不平稳并经常变载、起动、停车以及作往复或间歇运动时，都会损坏油膜，应采用高粘度的润滑油。,上一页 下一页 返回,11.2润滑剂及其选择,5）供油方法 采用循环集中润滑、滴油润滑时，应采用粘度小的油。飞溅润滑时要加入抗氧化、抗泡沫添加剂以维持油的润滑性能。人工间歇加油要用粘度较大的油，以免流失过快。
12、6）润滑部位的结构特点 运动副间隙越小，摩擦面表面质量愈高，要选粘度小的润滑油；摩擦面倾斜或暴露面较大者，应采用粘度较高的润滑油。垂直润滑面、升降丝杠、开式齿轮、链条及钢丝绳等，润滑油易流失，应选油性好、粘度大的润滑油。,上一页 下一页 返回,11.2润滑剂及其选择,此外，还应注意工作环境的具体条件。如有腐蚀性气体时，宜选择抗腐蚀性强的润滑油；在有流水或乳化液喷射、潮湿空气或灰尘屑末严重处，如无可靠的密封，一般不宜采用润滑油，以选用润滑脂较为宜。对润滑油的使用稳定性及对接触物质的影响，也应予以注意，如润滑油可能引起密封件收缩、膨胀或裂化；润滑油与切削液、油漆等起作用而变质；极压添加剂中硫、磷等
13、元素对金属零件的腐蚀作用等。一台设备中用油种类应尽量少，首先应满足主要机构的需要。常用润滑油的主要性能和用途见书上表111。,上一页 下一页 返回,11.2润滑剂及其选择,11.2.2 润滑脂1. 润滑脂的性能指标1）锥入度 也叫针入度，表示润滑脂软硬、稠密和流动性。锥入度越小表示润滑脂越硬，流动性越差，内部阻力越大。2）滴点 是指润滑脂受热后开始滴落时的温度，表征了润滑脂的耐热能力。润滑脂的工作温度一般应低于滴点1525。3）耐水性 指润滑脂遇水时保持原有性能的能力。耐水性好的润滑脂可用于潮湿的工作环境。,上一页 下一页 返回,11.2润滑剂及其选择,2. 润滑脂的组成和分类润滑脂习惯上称为
14、黄油，是在润滑油（基础油）中加入稠化剂制成的，它易于保持在摩擦表面，使用周期长。基础油多用矿物油，有时也用合成油。大多数稠化剂是金属皂，金属皂是钙、钠、锂、铝等碱金属与脂肪和脂肪酸作用的产物。按所用皂类的不同，润滑脂分为钙基、锂基、钠基润滑脂。,上一页 下一页 返回,11.2润滑剂及其选择,3. 润滑脂的选择与润滑油相比，润滑脂的特点是：粘性大，不易流失，粘性随温度变化的影响较小，粘附能力强，密封性好，但流动性差，摩擦阻力大，不利于散热。因此润滑脂适用于温度、速度、载荷变化较大或有反转、间隙运动以及冲击振动的机器，也适用于人工间歇供油、密封条件差、不允许润滑剂污染产品以及灰尘屑末很多的场合。但
15、润滑脂不适用于高速场合，也不宜用作循环润滑剂。,上一页 下一页 返回,11.2润滑剂及其选择,在选择润滑脂时还应注意，所选润滑脂的滴点必须高于工作温度l 520(一般为2030)；载荷愈大和冲击振动严重时，所选润滑脂的针入度应越小，以提高油膜承载能力；速度越高，所选润滑脂的锥入度应越大，以减少内摩擦，提高效率；当润滑脂用于集中润滑时，锥入度一般应在300以上。常用润滑脂主要性能和用途见书上表112。,上一页 下一页 返回,11.2润滑剂及其选择,11.2.3 固体润滑剂固体润滑剂是利用固体粉末或薄膜代替润滑油膜以隔离摩擦表面，起润滑和保护表面的作用。常用的固体润滑剂有石墨、二硫化钼、二硫化钨、
16、聚四氟乙烯等。固体润滑剂具有很好的化学稳定性，耐高温，高压，润滑简单，维护方便等特点，但由于其粘附性差，导热性不良，摩擦因数不够低，防锈排屑等不如润滑油。常用于无法或不能加润滑油的场合，也可作为润滑油或润滑脂的添加剂使用及制作自润滑材料。,上一页 下一页 返回,11.2润滑剂及其选择,11.2.4 气体润滑剂任何气体都可以作为气体润滑剂，其中用得最多的是空气，另外还有氢、氦等气体。气体的粘度很小仅为润滑油的几千分之一，摩擦系数很小，承载能力低，故适用于轻载高速的条件下，也可用于需要防止产品污染的场合。,上一页 下一页 返回,11.2润滑剂及其选择,11.2.5 添加剂为了改善润滑油或润滑脂的使用特性，常在其中加入相应的添加剂，借以提高润滑油或润滑脂的各种性能。添加剂的种类很多，主要有增粘剂、抗氧化剂、降凝剂、抗泡剂、抗腐蚀剂、抗磨剂、油压剂和极压剂等。它们大多是化学衍生物，不能单独作润滑材料。在同时使用几种添加剂时，还应注意它们之间影响的综合效果。因为不同添加剂之间有时会产生相互制约的作用。常用添加剂及添加说明见书上表11-3,
