第2章 摩擦、磨损及润滑概述2.ppt

第四章摩擦 磨损及润滑概述 2 1摩擦与磨损2 2润滑2 3密封方法及装置 2 2润滑 在摩擦副间加入润滑剂 以降低摩擦 减轻磨损 这种措施称为润滑 在摩擦面间加入润滑剂的主要好处是 1 降低摩擦 2 减轻磨损 3 保护零件不遭锈蚀 4 采用循环润滑时还能起到散热降温的作用 5 润滑油膜具有缓冲吸振的能力 6 润滑脂可起到密封作用 润滑的主要作用 1 减少摩擦系数 提高机械效率 2 减轻磨损 延长机械的使用寿命 3 冷却 防尘 吸振等 2 2 1润滑剂的性能与选择 常用的润滑剂除了润滑油和润滑脂处 还有固体润滑剂 如石墨 二硫化钼等 气体润滑剂 如空气 氢气 水蒸气等 润滑剂分类 液体润滑剂 润滑油 半固体润滑剂 润滑脂 固体润滑剂 气体润滑剂 空气 矿物油来源充足 成本低廉 稳定性好 因而应用最广 种类 有机油 动 植物油 矿物油 石油产品 化学合成油 2 2 1 1润滑油的分类和主要质量指标 粘度 润滑性 油性 极压性 闪点 凝点 氧化稳定性 润滑油的主要评判指标 粘度 润滑油的粘度可定性地定义为它的流动阻力 是润滑油最重要的性能指标之一粘度可分为动力 运动和条件粘度三种 粘度是选择润滑油的主要依据 粘度的大小表示了液体流动时其内磨擦阻力的大小 粘度愈大 内磨擦阻力就愈大 液体的流动性就愈差 润滑油粘度的大小不仅直接影响运动副的运动阻力 而且对润滑油膜的形成及承载能力有决定性的作用 润滑油粘度选择的一般原则 速度大 宜粘度小 载荷大 宜粘度大 温度高 宜粘度大 1 动力粘度 对于1m3的液体 如果其上下表面发生相对速度为1m s的相对运动时所需切向力为1N 则称该液体的粘度为1Pa s 1N s m2 2 运动粘度 新国际GB T314 1994规定采用润滑油在40 时的运动粘度中心值作为润滑油的新牌号 在绝对单位制 C G S制 中 运动粘度的单位是St 斯 1St 1cm2 s 百分之一St称为cSt 厘斯 1St 100cSt 15号润滑油在40 时的运动粘度中心值为15cSt 工程中常用动力粘度 与同温度下该液体密度 的比值表示粘度 称为运动粘度 3 条件粘度 在规定的温度下从恩氏粘度计流出200ml样品所需的时间与同体积蒸馏水在20 时流出所需的时间之比值称为该液体的条件粘度 以 E表示 单位为 Et意义 指在一定条件下 利用某种规格的粘度计 通过测定润滑油穿过规定孔道的时间来进行度量的粘度 常用的有 恩氏度 Et 中国惯用 赛氏通用秒 SUS 美国惯用 雷氏秒 英国惯用 运动粘度与条件粘度之间的换算关系 润滑油的牌号与运动粘度有一定的对应关系 如牌号为L AN10的油在40 时的运动粘度大约为10cSt 4 润滑性 油性 润滑性是指润滑油中的分子与金属表面吸附形成一边界油膜 以减小摩擦和磨损 润滑性愈好 吸附能力愈强 对于那些低速重载或润滑不充分的场合 润滑性具有特别重要的意义 5 极压性 润滑性能是润滑油中加入含硫 氯 磷的有机极性化合物之后 油中的极性分子在金属表面生成抗磨 耐高压的化学反应边界膜的性能 它在重载 高速 高温条件下 可改善边界润滑性能 6 闪点 润滑油在标准容器中加热所蒸发的油气 遇火焰即能发出闪光时的最低温度 是衡量油易燃性的指标 对于在高温下工作的机器 这是一个重要参数 一般要求工作温度比油的闪点低30 40 7 凝点 润滑油在规定的条件下 不再自由流动时所达到的最高温度 它是润滑油在低温下工作的一个重要指标 直接影响到机器在低温下的启动性能和磨损情况 8 氧化稳定性 从化学意义上讲 润滑油是不活泼的 但当它们暴露在高温气体中时 也会发生氧化并生成硫 氯 磷的酸性化合物 这是一种胶状沉积物 不但腐蚀金属 而且加剧零件的磨损 粘度与温度和压力的关系 2 粘度与压力的关系 只有在压力超过20MPa时 粘度才随压力的增大而增大 高压时更明显 粘度随温度的升高而降低 粘度随温度变化小 粘 温性能好 1 粘度与温度的关系 2 2 1 2润滑脂的分类和主要质量指标 润滑脂是在润滑油中加入稠化剂 如钙 钠 锂等金属皂基 而形成的脂状润滑剂 又称为黄油或干油 优点 密封简单 不需要经常添加 不易流失 对速度和温度不敏感 适用范围广 缺点 摩擦损耗较大 机械效率低 不适宜高速场合 1 润滑脂分类 润滑脂是除润滑油外应用最多的一类润滑剂 它是润滑油与稠化剂的膏状混合物 根据调制润滑脂所用皂基的不同 润滑脂主要有以下几类 钠基润滑脂 锂基润滑脂 铝基润滑脂 钙基润滑脂 分类 工程上应用最广 钙基润滑脂 有良好的抗水性 但耐热能力差 工作温度不宜超过55 65 钠基润滑脂 有较高的耐热性 工作温度可达120 但抗水性差 由于它能与少量水乳化 从而保护金属免遭腐蚀 比钙基润滑脂有更好的防锈能力 锂基润滑脂 既能抗水 耐高温 工作温度不宜高于145 而且有较好的机械安定性 是一种多用途的润滑脂 铝基润滑脂 有良好的抗水性 对金属表面有高的吸附能力 故可起到很好的防锈作用 2 润滑脂的主要质量指标 润滑脂主要物理性能指标为 滴点 锥入度和耐水性 1 锥 针 入度 或稠度 由重1 5N的标准锥体 在25 恒温下 从润滑脂表面经5s后刺入的深度 以0 1mm计 它标志着润滑脂内阻力的大小和流动性的强弱 锥入度愈小表明润滑脂愈稠 锥入度是润滑脂的一项主要指标 润滑脂的牌号就是该润滑脂锥入度的等级 2 滴点在规定的加热条件下 润滑脂从标准量杯的孔口滴下第一滴时的温度叫润滑脂的滴点 润滑脂的滴点决定了它的工作温度 润滑脂的工作温度至少应低于滴点20 聚氟乙烯树脂 石墨 二流化钼 MoS2 性能稳定 t 350 才开始氧化 可在水中工作 摩擦系数低 使用温度范围广 60 300 但遇水性能下降 摩擦系数低 只有石墨的一半 2 2 1 3固体润滑剂 摩擦面间的固体润滑剂呈粉末状或薄膜状态 隔离摩擦表面以达到降低摩擦 减少磨损的目的 常用的固体润滑剂有石墨 二硫化钼 聚四氟乙烯 尼龙 软金属 铅 铟 镉 及复合材料 固体润滑薄膜的形成方法 粉末状润滑剂是将石墨和二硫化钼利用气流输送到摩擦表面上 充填不平表面的波谷 增大了接触面积 减小了压强 层间抗剪强度 易于滑动 摩擦面间的润滑剂薄膜是将固体润滑粉末用粘结剂 如环氧树脂 酚醛树脂等 经喷镀 烧结或化学反应使它在摩擦表面上形成一层薄膜 膜的牢固性不好 振动涂膜和物理溅射法可形成牢固薄膜 复合材料是将固体润滑剂粉末和其他固体粉末 如塑料粉 金属粉混合 压制 烧结制成自润滑复合材料 具有低摩擦 少磨损的特性 固体润滑剂还可用作添加剂以改善润滑没 润滑脂的性能 2 2 1 4气体润滑剂 空气 氢气 氦气 水蒸气及液态金属蒸气等都可作为气体润滑剂 常用的为空气 它价廉 无污染 适用于高速 高温 低温场合 油性添加剂 种类 添加剂 为了改善润滑剂品质和性能而添加的物质 作用 提高油性 极压性 延长使用寿命 改善性能 极压添加剂 分散净化剂 消泡添加剂 抗氧化添加剂 降凝剂 增粘剂 2 2 1 5添加剂 2 2 1 6润滑剂选择的一般要点 1 速度影响因素速度越高 润滑剂的粘度越小 高速时 可选润滑油或粘度较小的润滑脂 低速时 可选润滑脂 2 温度影响因素当工作温度较高时 应选粘度较高一些的润滑剂 或耐高温的润滑剂 不同的润滑脂的工作温度范围不同 3 载荷影响因素当工作载荷较高时 应选粘度较高一些的润滑剂 4 环境影响因素在密闭的环境中 可选润滑油 一般场合应选润滑脂 2 2 2润滑方法和润滑装置 机械设备的润滑 主要集中在传动件和支承件上 各零部件的润滑将在相关章节中学习 这里仅介绍常见的润滑方法和润滑装置机器的润滑方法有分散润滑和集中润滑两大类 分散润滑是各个润滑点各自单独润滑 这种润滑可以是间断的或连续的 压力润滑或无压力润滑集中润滑是一台机器的许多润滑点由一个润滑系统同时润滑 2 2 2 1油润润滑 油润滑方法的优点是油的流动性较好 冷却效果好 易于过滤去杂质 可用于所有速度范围的润滑 使用寿命较长 容易更换 油可以循环使用 其缺点是密封比较困难 油润滑方法的常用装置如下 1 手工给油润滑装置 这种润滑装置是最简单的 只要在需要润滑的部位上开个加油孔即可用油壶 油枪进行加油 这种方法一般只能用于低速 轻负荷的简易小型机械 如各种小型电动机和缝纫机 2 滴油润滑装置 滴油润滑装置主要是滴油式油杯 依靠油的自重向润滑部位滴油 这种润滑装置构造简单 使用方便 其缺点是给油量不易控制 机械的振动 温度的变化和淫词艳曲的高低都会改变滴油量 潘存云教授研制 潘存云教授研制 针阀式油杯 旋盖式油杯脂用 潘存云教授研制 压注式油杯 油杯 3 油浴润滑装置 油浴润滑是将需要润滑的部件设置在密封的箱体中 使需要润滑零件的一部分浸在油池中 采用油浴润滑的零件有齿轮 滚动轴承和止推滑动轴承 链轮 凸轮 钢丝绳等 油浴润滑的优点是自动可靠 给油充足 缺点是油的内摩擦损失较大 且引起发 油池中可能积聚冷凝水 4 飞溅润滑装置 当回转件的圆周速度较大 5m s v 12m s 时 润滑油飞溅雾化成小滴飞起 直接散落到需要润滑的零件上 或先溅到集油器中 然后经油沟流入润滑部位 这种润滑方式称为飞溅润滑 齿轮减速器中的轴承常采用这种润滑方法这种润滑装置简单 工作可靠 5 油绳 油垫润滑装置 这种润滑装置是用油绳 毡垫或泡沫塑料等浸在油中 利用毛细管的虹吸作用进行供油 采用毡垫润滑的滑动轴承 毡垫靠弹簧压力或自身弹性紧靠所润滑的表面 油绳和油垫本身可起到过滤作用 因此能使油保持清洁 而且是连续均匀的 其缺点是油量不易调节 另外 当油中的水分超过0 5 时 油绳就会停止供油 油绳不能与运动表面接触 以免被卷入摩擦面间 为了使给油量比较均匀 油杯中的油位应保持在油绳全调摄3 4 最低也要在1 3以上这种装置多用在低 中速的机械上 潘存云教授研制 油绳式油杯 6 油环 油链润滑装置 油环或油链润滑是领先套在轴上的环或链把油从油池中带到轴上再流向润滑部位 如能在油池中保持一定的油位 这种方法是非常简单和可靠的 油环最好做成整体 为了便于装配也可做成拼凑式 但接头处一定要平滑以免妨碍转动 油环的直径一般比轴大1 5 2倍 通常采用矩形断面 如果想增大给油量可以在内表面车几个圆槽 当需油量较少的的情况下也可以采用圆形断面 油环润滑适合于转速为50 3000r min的水平轴 如转速过高 环将在轴上激烈地跳动 而转速过低时油环所带的油量将不足 甚至油环将不能随轴转动 由于链子与轴 油的接触面积都较大 所以在低速时也能随轴转动和带起较多的油 因此油链润滑最适于低带机械 但在高速运转时油被激烈地搅拌 内摩擦增大 且链易脱节 所以不适于高速机械 7 喷油润滑装置 当回转件的圆周速度超过12m s时 采用喷油润滑装置它是用喷嘴将压力油喷到摩擦副上 由油泵以一定的压力供油 8 油雾润滑装置 油雾润滑是利用压缩空气将油雾化 再经喷嘴 缩喉管 喷射到所润滑表面 由于压缩空气和油雾一起被送到润滑部位 因此有较好的冷却效果 而且赋于压缩空气具有一定的压力 可以防止摩擦表面被灰尘所污染 其缺点是排出的空气中含有油雾粒子 造成污染 油雾润滑主要用于高速滚动轴承及封闭的齿轮 链条等 2 2 2 2脂润滑装置 润滑脂是非顿型流体 与油相比较 脂的流动性 冷却效果都较差 杂质也不易除去 因此 脂润滑多用于低 中速机械 但如果密封装置或罩的设计比较合理并采用高速型润滑脂 也可以高速部位的润滑 1 手式润滑装置 手工润滑主要是利用脂枪把脂从注油孔注入或者直接用手工填入润滑部位 这种润滑方法也属于压力润滑方法 可用于高速运转而不需要经常补充润滑脂的部位 2 滴下润滑装置 滴下润滑是将脂装在脂杯是向润滑部位滴下润滑脂进行润滑 脂杯可分为两种形式 一种是受热式 一种是压力式 3 集中润滑装置 集中润滑是由脂泵将脂罐里的脂输送到各管道 再经过分配阀将脂定时定量地分送到各润滑点去 这种润滑方法主要用于润滑点很多的车间或工厂 2 2 2 3固体润滑装置 通常固体润滑剂有4种类型 整体润 覆盖膜润滑 组合 复合材料润滑 粉末润滑 如果固体润滑剂以粉末形式混在油或脂中 则其所采用的润滑装置可选用相应的油 脂润滑装置 如果采用覆盖膜 组合材料 复合材料可整体零部件润滑剂 则不需要借助