设备管理_设备润滑基础知识

设备润滑基础 主讲 冯家麟 第一章摩擦 磨损与润滑 第一节摩擦学简介一 摩擦学发展简史 摩擦学是19世纪60年代才开始发展起来的 在这以前 摩擦 磨损 润滑及零件设计这4个方面之间缺乏有机的联系 以致零件的设计人员只限于力学基础知识考虑问题 很少了解摩擦磨损 润滑的知识 甚至缺乏这方面的基本知识 不单是中国如此 国外同样也是这样 英国1964年组成以乔斯特为首的一个小组 受英国科研与教育部的委托 调查了润滑方面的科研与教育工作的现状以及工业企业在这方面的情况 后于1966年提出了一项调查报告 这著名的 乔斯特报告 这项报告提到 通过充分利用现有的摩擦学理论 就可使英国工业每年节约5亿1千多万英镑 相当于英国国民经济总产值的1 因而引起了英国政府和工业部门的重视 英国开始抓了一下摩擦 磨损 润滑方面的科学技术工作 并因此而提出了一个新科学技术领域的概念 我国正确翻译为 摩擦学 至于名词 只是一个符号 并不重要 最要紧的是赋予这个名词的 新内容 新定义 摩擦学的定义 研究相对运动的相互作用表面及其有关理论的一门科学 摩擦学工作者的战斗口号 同磨损作斗争 控制摩擦 二 摩擦学研究的内容 摩擦学是研究相对运动的相互作用表面及其有关理论和实践的一门科学和技术 从这定义可知道 摩擦学是集中精力探讨相对运动的固体接合面上的承载力问题 因此这门学科的内容包括各种有用的知识 其所涉及的内容很广泛 有润滑 摩擦 磨损 接触力学 表面物理和化学等方面的课题 摩擦学就是运用了物理 化学 数学 材料学和工程学方面的基础知识来研究各种工程问题 医学问题 日常生活方面的一切问题 这门学科确实是一门多科性的学科 这就把摩擦 磨损 润滑 零件设计有机地联系在一起了 因为它是跨学科的 所以引起了化学家 工程师 冶金学家 物理学家等专家们对摩擦和磨损的兴趣 三 摩擦学在国内外发展动态 自从摩擦学这一新词的提出之后 就很快得到世界的公认 各国也相应接受 首先在英国就成立了摩擦学研究中心 并开展对各企业进行咨询服务 收到良好的效果 同时在几所大专院校开设了摩擦学专业课 培训人才 英国规定工科学生要学完36学时的摩擦学课程 还规定有 摩擦学技术士 考试的摩擦学学位制度 并在里兹大学设有摩擦学专业 斯旺西大学设有摩擦学工业技术课程 全国设有4个摩擦学开发研究服务中心 随后美 日等国都订润滑办法或润滑法规和润滑奖惩制度 并制定了润滑考核标准 对从事润滑工作人员规定有考核标准和专业技术职称 德国设有摩擦学通信教育 对考试合格者授润滑工程专家称号 各大工厂对职工规定有31学时的摩擦学短期教育课程 我国清华大学 武汉工学院等学校设立了摩擦学教研室及摩擦学研究中心 开设了摩擦学专业课程 并培养了这方面专业研究生 四 摩擦学的重要性 动力能属于二次能源 是宝贵的能源 世界上能源总耗的50 一60 消耗在动力机械上 而这些机械当前的能源有效利用率平均只有30 左右 德国福格尔波尔教授推测 估算出世界上能源的1 3 1 2消耗在摩擦损失上 近年来乔斯特也指出 世界能源的30 一40 消耗在摩擦损失中 当然这些能源中为了克服摩擦阻力 消耗一部分是不可避免的 但是加强管理 采用 些先进技术 其中很大一部分能源是可以节约的 日本省能润滑设计及采用省能润滑油 脂 就取得了节能5 10 的效果 我国为了加强合理润滑技术 做到节约 国家技术监督局已在1992年颁发了国家标准 GB13608 92 合理润滑技术通则 摩擦学的重要性2 乔斯特在1966年提出的调查报告中指出 英国的企业利用现有的摩擦学知识 每年可以节约5亿l千多万英镑 其分解项目如下 1 减少维修和更新230百万英镑占44 66 2 减少机器故障115百万英镑占22 32 3 延长机器寿命100百万英镑占19 42 4 减少摩擦损耗28百万英镑占5 44 5 节约投资22百万英镑占4 27 6 节约润滑剂10百万英镑占1 94 7 节约人力10百万英镑占1 94 在此之后 世界各国也相继做了调查 1974年公布的数值如下 英国每年节约20 4亿美元 美国每年节约160亿美元 日本每年节约27亿日元 原联邦德国每年节约12亿马克 第二节摩擦 一 概述 两个相互接触的物体在外力作用下发生相对运动 或具有相对运动趋势 时 在接触而间产生切向的运动阻力 叫摩擦力 这种现象叫摩擦 在机械运动中 发生相对运动的零件或部件统称为运动副 如 轴与轴承 齿轮啮合 平面导轨 链杆与铰链 蜗杆与蜗轮 链条与链轮 凸轮与顶杆 皮带与皮带轮等 这些运动副在相对运动的同时都会发生摩擦 因此 我们也称这些运动副为摩擦副 摩擦的有害方面主要是 1 消耗大量的能量 如机床的导轨 轴承副 齿轮副等 由于摩擦的存在 需要消耗大量的能量去克服摩擦阻力 因此 降低了机械效率 2 摩擦副严重磨损 由于摩擦表面直接接触 零件表面产生磨损 降低机械的运转精度 间隙变大 出现振动和噪声 不仅影响机械的正常运转 同时还缩短了机械的寿命 3 产生热量 根据能量守恒和能量转换的原理 机械运动因克服摩擦而消耗的那部分能量转变成热量散发出来 其中一部分热量散发到大气中去 另一部分使机械温度升高 降低机械的强度 甚至产生热变形 热疲劳 热磨损 导致机械精度破坏 影响机械正常运转 严重时会引起设备事故 二 摩擦的类型 一 按摩擦发生的部位分类 1 外摩擦 外摩擦是指在两个相互接触的物体表面之问发生的摩擦 外摩擦即一般所指的摩擦 只与接触表面的作用有关 而与物体内部状态无关 2 内摩擦 内摩擦是指在同一物体内部各个部分之间发生的摩擦 内摩擦一般发生在液体或气体之类的流体内 但也可能发生在固体内 如石墨 二硫化钼等固体润滑剂内 二 按摩擦副的运动状态分类 1 静摩擦 当物体在外力作用下对另一物体产生微观弹性位移 但尚未发牛相对运动时的摩擦称静摩擦 在相对运动即将开始瞬间的静摩擦即最大静摩擦 又称极限静摩擦 此时的摩擦系数 称为静摩擦系数 2 动摩擦 物体在外力作用下沿另一物体表面相对运动时的摩擦 称为动摩擦 此时的摩擦系数称为动摩擦系数 三 按摩擦系数副的运动形式分类 1 滑动摩擦 两接触物体作相对滑动时的摩擦称为滑动摩擦 见图2 滚动摩擦物体在力矩的作用下沿接触表面滚动时的摩擦 称为滚动摩擦 见图l 16 3 旋转摩擦物体沿垂直于接触表面的轴线作旋转运动时的摩擦称为旋转摩擦 但分类时有时不作为单独摩擦形式出现 4 复合摩擦同时存在滚动和滑动或两种以上的摩擦称为复合摩擦 如齿轮l啮合 四 按摩擦副表面的润滑状态分类 1 干摩擦 干摩擦在摩擦学名词术语中是这样定义的 无润滑的摩擦 而且只有既无润滑又无湿气的摩擦 才能称为干摩擦 2 边界摩擦 两相对运动的物体表面被极薄的润滑膜隔开 而润滑膜不遵从流体动力学定律 且两表面之间的摩擦磨损不是取决于润滑油的黏度而是取决于两表面的特性和润滑剂的性能时的摩擦 3 流体摩擦 两物体的摩擦表面被一层连续的流体润滑剂薄膜完全隔开的摩擦称为流体摩擦 这时的摩擦发生在界面的流体润滑剂膜内 4 混合摩擦 在摩擦表面上同时存在着流体摩擦 边界摩擦和干摩擦的棍合状态下的摩擦称为混合摩擦 混合摩擦一般以半干摩擦或半流体摩擦的形式出现 第三节磨损 一 磨损的定义磨损是物体工作表面的物质 由于表面相对运动而不断损失的现象 磨损是固体与其他物体或介质相互问发生机械作用时其表层的破坏过程 二 磨损过程 1 正常的 自然的 磨损 虽然机械摩擦表面大多数用润滑剂来润滑 但是 不可能在机械表面上永远保持 层润滑油膜而将金属完全隔开 例如 当机械刚启动时 在零件的摩擦表面上还没有形成油膜 这时就会发生金属之间的直接接触 因此 不可避免的要发生磨损 这种磨损称为机械的正常磨损 2 意外的 过早的或事故的 磨损 机件在工作期内 因发生过早的磨损会提前损坏 或因机件产生缺陷造成强烈的破坏事故 一般情况是润滑不良会引起机件工作不正常 有时磨损虽在允许范围内 但磨损速度却迅速的增快 缩短机械工作寿命 周期 最后机件突然损坏造成事故 3 通常运动副的磨损过程的3个阶段 1 初期磨损阶段 零件 摩擦副 由于制造和安装误差的原因 机件在运动初期磨损速度较快 并有轻微的振动 噪声和发热 这个阶段的磨损称为初期磨损 2 稳定磨损阶段 在这个阶段 磨损速度是比较缓慢和恒定的 在磨损量与时间关系的曲线上 具有基本不变的斜率 通常机械寿命的长短就是指这一段时间的长短 3 加速磨损阶段 经过较长时间的稳定磨损之后 由于摩擦表面之间的间隙和表面形状的改变 以及产生疲劳磨损等现象 使磨损速度急剧加快 直至靡擦副不能正常工作 四 磨损原因 一 磨粒磨损磨粒磨损是接触表面作相对运动时由外界硬颗粒或对磨表面上硬的微凸体 在摩擦过程中引起的表面擦伤和表面材料脱落的现象 二 黏着磨损 黏着磨损是接触表面相对运动时 由于黏着效应所形成的黏着结点 分子连接 发生剪切断裂 被剪切的材料或脱落成磨屑 或由一个表面转移到另一个表面而造成的一种磨损 磨损原因2 三 表面疲劳磨损表面疲劳磨损 看时称为接触疲劳或点蚀等 是指两接触表面作滚动或滚动兼滑动复合摩擦时 在交变接触压应力重复作用下 表层产生弹塑性变形及发热等现象 导致表层 材料疲劳 产生裂缝并分离出颗粒或碎片所造成的磨损 四 腐蚀磨损在气体或液体的腐蚀环境中进行摩擦 摩擦表面与周围介质发生化学或电化学反应而生成反应物 这些反应物继续摩擦就会剥落 这个过程反复进行所造成的表面损伤 称为腐蚀磨损 磨损原因3 五 微动磨损 两个振幅在10 一lo 5mm做相对振动的受载表面间所产生的磨损 称为微动磨损 发生的过程如下 在载荷作用下 相互配合表面的接触峰点形成黏着结点 当接触表面受到外界微小振动 虽然相对滑移量很小 但黏着结点将被剪切脱落 露出基体金属表面 六 冲蚀磨损 当含有固体硬微粒的流体相对于固体表面运动时 使固体表面所产生的损坏形式 称为冲蚀磨损 这也是一种常见的磨损 可出现于喷气发动机的喷嘴中 燃气轮机的叶片上和排气管里 还可以发生在水泵零件 水轮机叶片和船舶螺旋桨的表面上 五 影响磨损的因素 1 润滑对磨损的影响润滑对减少零件的磨损有着重要的作用 比如液体润滑状态能防止黏着磨损 2 材料对磨损的影响材料的耐磨性主要决定于材料的硬度和韧性 3 表面加工质量对磨损的影响 经过加工的机件工作表面 不可能得到绝对理想的儿何形状 总会留下切削的刀痕或砂轮磨削的痕迹 使表面形成凹凸状的不平度 4 机件的工作条件对磨损的影响 1 机件的受力性质 它包括载荷的种类 大小和方向 即短时的 连续的 突加的 冲击的 局部集中的 分散均布的 反复载荷 变载荷等 对磨损的不同影响 2 速度特征 机件运行时速度或转速的高低 方向 变速还是匀速 正转或反转 时开时停等 都对磨损带来不同程度的影响 3 温度变化 机件工作时温度情况 高温 低温 恒温 温差变化速度及大小等均对磨损有一定影响 4 湿度及周围环境 机件工作的周围环境是否有高温辐射 水湿 水汽 煤气 灰尘 铁末或其他液体 气体的化学腐蚀介质等的影响 5 机件运动副的结构特点及运动性质 机件运动副的结构不同摩擦的类型不同则摩损也不一样 如滚动摩擦的磨损远远小于滑动摩擦的磨损 通常滚动摩擦为滑动摩擦磨损的1 10 l 100或更小 第四节润滑 润滑是人们向摩擦 磨损作斗争的一种手段 一般来说 在摩擦副之间加入某种物质 用来控制摩擦 降低磨损 以达到延长使用寿命的措施叫润滑 一 润滑的作用 1 降低摩擦系数 在两个相对摩擦的表面之间加入润滑剂 形成一个润滑油膜的减摩层 就可以降低摩擦系数 减少摩擦阻力 减少功率消耗 2 减少磨损 润滑剂在摩擦表面之间 可以减少由于硬粒磨损 表面锈蚀 金属表面间的咬焊与撕裂等造成的磨损 3 降低温度 润滑剂能够降低摩擦系数 减少摩擦热的产生 4 防止腐蚀 保护金属表面 机械表面 不可避免地要和周围介质接触 如空气 水湿 水汽 腐蚀性气体及液体等 使机械的金属表而生锈 腐蚀而损坏 5 清洁冲洗作用 摩擦副在运动时产生的磨损微粒或外来介质等 都会加速摩擦表面的磨损 润滑剂的流动性 可以把摩擦表面间的磨粒带走 从而减少磨粒磨损 6 密封作用 蒸汽机 压缩机 内燃机等的汽缸与活塞 润滑油不仅能起到润滑减摩作用而且还有增强密封的效果 使其在运转中不漏气 提高工作效率的作用 二 润滑的分类 1 根据润滑剂的物质形态分类 1 气体润滑 采用空气 蒸汽或氮气 氦气等某些惰性气体作为润滑剂 可使摩擦表面被高压气体分隔开 如航海用的惯性陀螺仪 重型机械中垂直透平机的推力轴承 大型天文望远镜的转动支承轴承 高速磨头的轴承等都可用气体润滑 气体润滑的最大优点是摩擦系数极小 几乎接近于零 气体的黏度不受温度的影响 所以气体润滑的轴承 阻力小 精度高 2 液体润滑 轧钢机的减速机 齿轮座 精密的油膜轴承等 均采用不同黏度和性能的液体润滑油润滑 液体润滑剂包括矿物润滑油 合成润滑油 乳化油 水也可以作为初轧机胶木轴瓦的润滑剂和冷却剂 二 润滑的分类2 3 半固体润滑 润滑脂是一种介乎流体和固体之间的一种塑性状态或膏脂状态的半固体物质 它包括各种矿物润滑脂 合成润滑脂 动植物脂等 广泛用于各种类型的滚动轴承和垂直安装的平面导轨上 4 固体润滑 利用具有特殊润滑性能的固体润滑剂 如石墨 二硫化钼 二硫化钨等 代替润滑油 脂隔离摩擦接触表面 形成良好的固体润滑膜 以达到减少摩擦 降低磨损的良好润滑作用 2 根据润滑膜在摩擦表面间的分布状态分类 1 全膜润滑 摩擦面之间有润滑剂 并能生成一层完整的润滑膜 把摩擦表面完全隔开 这是一种理想的润滑状态 2 非全膜润滑 摩擦表面由于粗糙不平或因载荷过大 速度变化等因素的影响 使润滑膜遭到破坏 一部分有润滑膜 一部分为干摩擦 这种状态称为非全膜润滑 三 润滑原理 摩擦副在全膜润滑状态下运行 这是一种理想的状况 但是 如何创造条件 采取措施来形成和满足全膜润滑状态则是比较复杂的工作 人们在长期生产实践中不断对润滑原理进行了探索和研究 有的比较成熟 有的还正在研究 现就常见到的动压润滑 静压润滑 动静压润滑 边界润滑 极压润滑 固体润滑 自润滑等的润滑原理 作一简单介绍 1 动压润滑 通过轴承副轴颈的旋转将润滑油带入摩擦表面 由于润滑油的黏性和油在轴承副中的楔形间隙形成的流体动力作用而产生油压 即形成承载油膜 称为流体动压润滑 1 动压轴承油膜压力分布及轴颈中心位置 2 动压润滑的形成 3 实现动压润滑的条件 1 其表面必须随运动的方向呈收敛楔形间隙 即进油口的间隙必须大于出油口的间隙 同时摩擦表面 包括轴颈与轴瓦 平面滑动副的表面 要具有一定的几何加工精度及表面粗糙度 2 轴颈应具有足够的转速 转速愈高带入油楔的油量愈多 因而油膜压力 油膜厚度以及承载能力也都相应增加 3 润滑油具有适当的黏度 黏度增加润滑油端泄阻力就提高 因而油膜压力和油膜厚度就增加 有利于造成液体润滑 4 外载荷必须小于油膜所能承受的最大载荷极限值 否则将把油膜压破 仍不能形成液体润滑 2 静压润滑 通过一套高压的液压供油系统 将具有一定压力的润滑油经过节流阻尼器 强行供到运动副摩擦表面的间隙中 如在静压滑动轴承的间隙中 平面静压滑动导轨的间隙中 静压丝杆的间隙中等 摩擦表面在尚未开始运动之前 就被高压油分隔开 强制形成油膜 从而保证了运动副能在承受一定工作载荷条件下 完全处于液体润滑状态 这种润滑称为液体静压润滑 3 动 静压润滑 近年来在工业生产中出现了新型的动 静压润滑的轴承 液体动 静压联合轴承充分发挥了液体动压轴承和液体静压轴承二者的优点 克服了液体动压轴承和液体静压轴承二者的不足 主要工作原理 当轴承副在启动或制动过程中 采用静压液体润滑的办法 将高压润滑油压人轴承承载区 把轴颈浮起 保证了液体润滑条件 从而避免了在启动或制动过程中因速度变化不能形成动压油膜而使金属摩擦表面 轴颈发面与轴瓦表面 直接接触产生的摩擦与磨损 当轴承副进入全速稳定运转时 可将静压供油系统停止 和用动压润滑供油形成动压油膜 仍能保持住轴颈在轴承中的液体润滑条件 4 边界润滑 即边界摩擦 边界润滑是从摩擦面间的润滑剂分子与分子间的内摩擦 即液体润滑 过渡到摩擦表面直接接触之前的临界状态 除了相互接触的没有任何介质的纯净摩擦表面和完全被润滑介质分隔开的摩擦表面的相互滑动以外 几乎各种摩擦副在相对运动叫都存在着边界润滑的状态 可见这是一种极为普遍的润滑状态 例如 汽缸与活塞 凸轮与顶杆 普通滑动轴承都可能出现边界润滑 即使是精心设计和制造的液体动压轴承 在启动 制动 负荷变化 高温和逆转时也都会出现边界润滑 边界膜分为吸附膜和反应膜两大类 5 极压润滑 极压润滑是属于边界润滑的一种特殊情况 也就是摩擦副处在重载 或高接触应力 高速 高温条件下 润滑油中的极压添加剂与金属摩擦表面起反应生成一层化学反应膜 将两摩擦表面分隔开 并起到降低摩擦系数 减缓磨损 或改变金属表面直接接触的严重磨损 达到润滑的作用 就称为极压润滑 极压润滑膜是由含有硫 磷 氯等元素的润滑油添加剂 在重载 高速 高温下运行时与摩擦副金属表面起化学作用生成一层金属盐类的边界层薄膜 称为化学反应膜 极压润滑的过程 也就是原有的一层极压膜破裂后 又再次建立起新的一层极压膜 如此反复循环的过程 6 固体润滑 在摩擦面之间放入固体粉状物质的润滑剂 同样也能起到良好的润滑效果 图L36所示 为两摩擦面之间有固体润滑剂 它的剪切阻力很小 稍有外力 分子间就会产生滑移 这样就把两摩面之间的外摩擦转变为固体润滑剂分子问的内摩擦 7 自润滑 以上所讲的几种润滑 在摩擦运动过程中 都需要向摩擦表而问加入润滑剂 而自润滑则是将具有润滑性能的固体润滑剂粉末与其他固体材料相混合并经压制 烧结成材 或是在多孔性材料中浸入固体润滑剂 或是用固体润滑剂直接压制成材 作为摩擦表面 这样在整个摩擦过程中 不需要再加入润滑剂 仍能具有良好的润滑作用 例如 用聚四氟乙烯制品作成的压缩机活塞环 轴瓦 轴套等都屈白润滑 因此在这类零件的工作过程中 它不需再加任何润滑剂也能保持良好的润滑作用 第二章典型零部件的润滑 第一节滑动轴承的润滑一 边界润滑状态的滑动轴承 用于一般不重要的设备 运行精度要求不高 大部分是采用铜合金的轴承 套筒 轴瓦 滑板 近来也大量使用工程塑料 1 润滑方式1 手动加油 或脂 可以使用油杯 油嘴 用于单机设备 便于人工加注的部位 2 集中加油 或脂 必须使用给油器 用于设备集中 润滑点较多 不便于单独人工加油的地方 2 油槽这种轴承一般都需要开油槽 往复运转的轴承可以把油槽开成x形 王字形 单方向运行的可以开成人字形 除开油槽外 还要开油舱 4 选择润滑油 对润滑油的黏度无严格要求 但润滑油中必须加有油性添加剂 润滑油的黏度根据设备运行的环境条件而定 温度高 容易流失的选用黏度较大的油 这种轴承常用2号润滑脂润滑 这种轴承一般寿命较短 轴承属于易损零件 必须准备充足备件 二 动压润滑的滑动轴承 这种轴承运行之后 在轴承中可以形成 层油膜 把轴颈和轴衬隔开 实现液体润滑状态 这种轴承用于比较重要的设备 轴承的运行精度要求较高 轴的转速一般都比较高 轴承采用巴氏台金 或铝合金制成 三 滑动轴承用润滑油的选择 四 滑动轴承用润滑脂的选择 其选择要求为 1 针入度 主要是根据加脂的方法来选定针入度的大小 以便于加入轴承 形成润滑膜 同时又不致往外流失 2 滴点一般应出于工作温度20一30 以避免工作时由于温度影响使润滑脂变稀 造成过多流失浪费 同时引起轴承缺脂而过早磨损 3 轴承的工作环境 如有水淋和潮湿的地方 应选用具有抗水性的钙基脂 铝基脂或锂基润滑脂 不宜用钠基脂 4 承受特重载荷的轴承 应采用有极压添加剂的润滑脂 5 应具有较好的黏附性能 五 静压轴承的润滑 静压轴承用润滑油的选择 静压轴承用润滑油必须清洁 不得含有机械杂质 并且要求良好的抗乳化能力 抗泡沫能力以及良好的抗氧化和防锈能力 要有较高的黏度指数 具有液压油所必须的技术性能 第二节滚动轴承的润滑 一般滚动轴承是由内 外座圈滚动体及保持架组成的 滚动轴承在运转时 既有滚动摩擦 又有滑动摩擦 滚动轴承运转叫的滚动摩擦 当受到垂直径向载荷后 滚动体和内 外座圈之间在受载的一端 沿垂直中心线的下部 紧密接触 滚动轴承运转叫的滑动摩擦 包括滚动体保持架之间的滑动摩擦和非承载滚动体与座圈之间的滑动摩擦 一 滚动轴承的润滑要求 1 滚动轴承对润滑剂要求不是十分苛刻 仅需要少量的油 保证边界润滑膜和弹流润滑膜 滚动轴承就能正常运行 2 除了需要散热 才使用油润滑 一般用脂润滑最方便 3 用脂润滑时 脂的基础油 由轴承的种类 速度 负荷决定 2 脂的种类由轴承的运行条件决定 脂的稠度 由轴承的运行温度和给脂方式决定 滚动轴承很容易实现无油润滑或自润滑 齿轮箱中的滚动轴承就用齿轮油润滑 二 润滑方式 1 灌注式润滑 1 稀油润滑 油位面保持在下部滚动体的中心 2 脂润滑 装脂量为轴承箱空间的1 2 2 3 2 集中加脂润滑 用于设备比较集中 润滑点很多 加脂周期短 难于用手工加脂的部位 3 油雾润滑 用于滚动轴承最为适宜 4 油气润滑 现在巳在高速机械工作的轴承上推广使用 有良好的效果 三 滚动轴承润滑油的选择 第三节齿轮传动装置的润滑 齿轮 是机械设备中极为重要的零件 齿轮的种类很多 捎耗量也很大 加工一对齿轮 要比加工其他零件困难得多 因此加强齿轮的润滑 降低消耗 延长寿命 这是设备润滑工作的重点之一 一 齿轮的润滑原理要研究齿轮的润滑状况 首先应分析齿轮的啮合过程 2 齿轮的啮合特性 齿轮在啮合过程中 同时存在着滚动与滑动 滚动对于形成动压油膜十分有利 滚动的磨损也非常小 滑动需要在一定的条件下才能产生动压油膜 滑动容易引起磨损 严重时甚至造成齿面擦伤与胶合 3 齿面的润滑状态 1 动压液体润滑状态 只有在齿面所受负荷起的接触应力没有超过油膜的强度 润滑油有足够的黏度 供油充分等条件下 才能获得液体动压润滑状态 2 边界润滑状态 当齿面的负荷较大 或油的黏度较小 齿面之间不可能存在 层完整的液体油膜 两齿面间的高峰点就可能接触 从而产生不同程度的磨损 为了防止这种磨损 可在润滑油中添加油性添加剂 3 极压润滑状态 如果齿面的负荷再继续增大 边界吸附膜也会破裂 为了提高润滑性能 就要在油中加入极压添加剂 它能与齿面反应生成极压润滑膜 4 固体膜润滑状态这种润滑状态是将固体润滑剂粉末或黏结剂涂于齿面 以保持齿面有一层固体润滑膜 二 润滑对齿轮传动的作用和影响 1 润滑对黏着 胶合 的影响 黏着是齿轮磨损的一种现象 而且是最多最常见的磨损现象 黏着是由于齿面的润滑膜完全失去了作用 发生金属直接接触 产生干摩擦 局部高温 使金属熔化互相黏着而又撕开 轻的 使齿而产生划痕 擦伤 重的 则拉成深沟 严重的使齿面变色 硬度降低 造成整个齿轮磨坏 润滑油的黏度与齿面的油膜厚度有密切的关系 润滑油的黏度愈大 齿面的油膜愈厚 愈不容易发生黏着 2 润滑对点蚀的影响 点蚀是齿轮磨损一种极为普遍的现象 在齿面超过限度的接触应力反复作用下 由表层裂纹发展为表面金属脱落 齿面上呈现麻斑坑 小的如针眼 大的如豆粒 这就是常见的疲劳点蚀 点蚀的起因是多方面的 最主要的还是接触应力越过了极限 润滑油不当或润滑方式不良 都会引起点蚀 3 润滑对振动 噪声的影响 振动和噪声几乎是同时出现的 振动剧烈则噪声增大 齿轮齿面间如果有足够的油量 油膜较厚 由于油膜的阻尼缓冲作用 齿轮的振动减小 运转噪声也得到改善 五 齿轮传动润滑方式的选择 1 油浴润滑2 循环润滑3 油雾润滑4 离心润滑5 干油喷射润滑6 润滑脂润滑7 固体润滑 第四节 常用润滑方法与润滑装置 1 手工加油及油杯对于开式齿轮 链条 钢丝绳以及其它轻载 低速运动的摩擦部件 多采用手工加油润滑 直接用油壶或油枪定期加油 安装在润滑部位的油杯种类很多 各种油杯都是标准件 如图g 5 Z所示 为一种滴油杯 可连续供油 淌油的速度可以调节 适宜于润滑部位较少 且只能放置在润滑部位上方的场合 2飞溅润滑和油溶润滑 1 飞溅润滑是利用运动零件 齿轮 溅油盘等 对油的打击作用 使油液飞溅起来 形成雾状油滴 充满油箱整个空间 达到润滑目的 多用于封闭的变速箱等 2 油溶润滑是将运动零件浸在封闭的油箱里 当机器运转时把油带到摩擦面上来 达到润滑的目的 3 带油润滑 带油润滑是通过套在轴上 随轴作自由带动的油链 油环 油轮 将油池中的油液带到润滑部位 形成自动润滑 1 油环润滑装置 2 油链润滑装置 3 油轮润滑装置 4 油绳 油毡润滑 主要用于低速 轻载的滑动表而 它是利用毛细管的虹吸作用来吸送油液 油绳 油毡可全部浸入油液中 它与所润滑的表面允许接触 也可以具有一定距离由虹吸作用输送油液 5 油雾润滑 主要用在高速滚动轴承 封闭式齿轮传动 滑板等机构中 油雾润滑装置是利用压缩空气把油液雾化后再送到摩擦部位 并使其在饱和状态下析出 使摩擦表面上粘附一层薄油膜而起到润滑作用 6 压力润滑 分连续输油和间歇输油两种 连续输油装置 由泵 控制元件 过滤器和连接管道组成 其结构复杂形式多样 压力润滑2 1 单线阻尼式润滑系统 此系统适合于机床润滑点需油量相对较少 并需周期供油的场合 它是利用阻尼式分配器 把泵打出的油按一定比例分配到润滑点 一般用于循环系统 也可以用于开放系统 可通过时间的控制 以控制润滑点的油量 压力润滑3 2 递进式润滑系统 它主要由泵站 递进片式分油器组成 并可附有控制装置加以监控 其特点是能对任一润滑点的堵塞进行报警并终止运行 以保护设备 定量准确 压力高 不但可以使用稀油 而且还适用于使用油脂润滑的情况 润滑点可达100个 压力可达21MPa 压力润滑4 3 双线润滑系统 双线润滑是由两条润滑主管线组成 主要是由大排量的泵 双线分配器 换向阀和压力继电器构成 换向阀用来切换控制两条油路 可用电动或液动进行切换当一条油路上压打油时 另一条油路泄压 以分配器补充润滑油 这样交替进行 压力继电器一般设在管路末端 用于在一定压力下发讯 控制换向阀 也可以实现压力自动切换 第二章润滑材料 1 主轴 轴承和有关离合器用油A 产品分类 GBT7631 4 89 该分类只设FC和FD两个品种 均为精制矿油型油 FC油是一种RLO型润滑油 适用于滑动轴承或滚动轴承和有关离合器的压力 油浴和油雾 悬浮微粒 润滑 FD油是一种抗磨 AW 和极压 EP 型润滑油 不适用于离合器 因为离合器使用含有抗磨和极压添加剂的油会使离合器 打滑 其他应用同FC油 2 轴承油应具有的特性 1 良好的氧化安定性 2 良好的防锈性 3 优等的抗乳化性和良好的抗泡沫性等性能 2 导轨用油 我国导轨油的产品质量基本上能满足各种精密导轨的使用 适用于横向或垂直的进给速度较慢而有可能引起 爬行 的精密导轨润滑系统 目前国内外还没有一个统一公认的评定导轨油 防爬 性能的测试方法 只能靠实际使用的结果来说明导轨油的 防爬 性能的好坏 3 液压系统用油 1 用油的分类准 GBT7631 2 87 我国已制订了用油的分类 它分为流体静压和流体液力传动系统用工作介质两部分 2 液压油应具有的特性 1 良好的低温流动性 低温启动性和低温泵送性能 2 良好的水解安定性 3 小的空气释放值 4 良好的热安定性 5 良好的抗磨性 优质液压油不仅要具有上述几种性能 还要具有良好的氧化安定性 防锈性 抗乳化性和抗泡沫性等 4 内燃机用油 1 内燃机油应具有的主要特性 1 适当的粘度和良好的粘温性能 内燃机油的粘度主要决定于低温起动的最大粘度 要求在一5 一30 C时粘度为3250mPa s 6000mPa同时还决定于在高温剪切下能保持油腆的最低粘度 要求不小于3 5mPa s单级油的粘度指数常在90左右 多级 稠化 油常在130 180 2 清净分散性能 加有清净分散剂的内机燃油能抑制氧化胶状物和积炭生成 并能使胶状物等悬浮在油中 且能把沉积在机件上的洗下来悬浮在油中 最后经过滤器除掉 这就减少活塞上漆膜和积炭生成的倾向 3 氧化安定性 内燃机油的使用条件极为苛刻 油易氧化变质生成酸性产物而腐蚀机件 也易进一步氧化缩合成大分子胶质使油粘度增大 内燃机油还应有良好的抗腐蚀和抗磨等性能 5 汽车制动 刹车 液 汽车制动液是特殊的液压液 国际上也没有统一的产品符号 汽车制动液必须具有以下性能 高的平衡回流沸点 汽车的行驶速度越快或当下坡刹车时产生的摩擦热量就越大 刹车液的温度也增高 如果刹车液的沸点低 则易产生气阻而影响行车安全 现代的轿车要求使用刹车液的平衡回流沸点至少大于205 C高的湿平衡回流沸点 湿沸点 刹车液在生产和使用中不可避免的要进入湿气和水分 它要影响刹车液的平衡回流沸点 目前采用醇醚型添加硼酸酯的配方生产的刹车液具有高的湿沸点 此外还应具有良好的抗腐蚀性和橡胶膨胀性等 6 润滑脂 润滑脂不同于任何一种润滑油 它是由稠化剂和润滑液体 基础油 所组成的一种具有胶体结构的塑性润滑剂 虽然 润滑脂的产量大约只有润滑油的5 但是 其品种和牌号却非常繁杂 当然 用途也相当广泛 从日常生活中的自行车 家用电器 到农业用的拖拉机 交通运输用的汽车 船舶 飞机 以及宇宙飞行器等 都有使用润滑脂润滑的设备和部件 6 1润滑脂技术指标 1 锥入度 是度量润滑脂稠度的指标 在规定的测定条件下 5s内 规定重量和形状的圆惟体沉入润滑脂中的深度 0 01mm为单位 称为锥入度 2 滴点 润滑脂在标准仪器和规定的试验条件下加热 从不流动态转变为流动态时的温度称之为滴点 3 机械安定性 机械安定性又称剪切安定性 它是指润滑脂在机械工作条件下抵抗稠度变化的能力 也是估计润滑脂寿命的一个指标 4 相似粘度 润滑脂是已被稠化为半固体的塑性润滑剂 只有在足够的外力作用下才能流动 润滑脂开始流动时的粘度称为相似粘度 润滑脂技术指标2 5 分油量 这是评定润滑脂胶体安定性的重要指标 润滑脂是稠化剂和基础油组成的胶体体系 这就有一个肢体安定性的问题 胶体安定性好的润滑脂在贮存和使用中能阻止基础油析出来 避免皂一油分离而变质 6 抗水性在标准中大多规定抗水性指标 水的污染会使润滑脂性能变坏 乃至乳化流失 7 氧化安定性 润滑脂在贮存和使用中抵抗氧化的能力叫做氧化安定性或抗氧化性 润滑脂中的稠化剂和基础油在长期贮存或高温条件下使用时容易被氧化 生成腐蚀性产物 引起金属部件的腐蚀和降低润滑使用寿命 润滑脂技术指标3 8 极压性 涂在相互接触的金属表面的润滑脂所形成的脂膜 能承受来自轴向和径向的负荷 润滑脂膜承受负荷特性 称为润滑脂的极压性 9 润滑脂的相容性 由于各种润滑脂的化学组成和性质不同 将它们混合在一起会产生性能的变化 其变化程度随润滑脂种类和混合比例而异 有极少数润滑脂品种 混合后对性能影响较小 即相容性较好 但是大多效润滑脂混合后 性质发生较大的变化 润滑脂的基本组成和典型应用 润滑脂的基本组成和典型应用2 机修常用润滑脂 机修常用润滑油 第三章设备的润滑管理 设备润滑工作是机器设备现场使用与维护的重要环节 正确 合理地润滑设备能减少摩擦和设备零部件的磨损 延长设备使用寿命 充分发挥设备的效能 降低功能损耗 防止设备锈蚀和受热变形等 相反 忽视设备润滑工作 设备润滑不当 必将加速设备磨损 造成设备故障和事故频繁 加速设备技术状态劣化 使产品质量和产量受到影响 因此 设备管理 使用人员和维修人员都应重视设备的润滑工作 一 设备润滑管理的任务 1 建立健全润滑管理机构 制订各项润滑管理规章制度规程 定额标准 计划和各级润滑人员的岗位责任制 2 组织编制润滑工作所需的各种技术管理资料 如 润滑卡片 日常润滑消耗定额 设备换油周期 换油工艺规程等 3 指导有关人员贯彻润滑 五定 定点 定质 定量 定期 定人 和 三过滤 入库 发放 加油三过滤 的管理方法 搞好现场设备润滑工作 4 随时检查监测设备润滑状态 及时采取改善措施 完善润滑装置 解决润滑系统存在的问题 对润滑换油情况记录分析 防止油料变质 不断改善润滑状况 5 协助有关人员治理设备漏油 采取有力措施 组织废油的回收与再生利用工作 6 收集油品生产厂家研制新油品信息 逐步做到进口设备用油国产化 做好短缺油品的代用与掺配工作 7 管理切削液 切削油 乳化油和特种油品的配制与应用 8 协同管理 环保单位 对乳化液 切削液 切削油等的工业油污废水进行处理 达到国家废水排放标准 避免水源污染 9 组织润滑宣传教育和各级润滑人员的技术业务培训10 组织推广应用润滑新油脂 新材料 交流节约用油的方法和经验 二 设备润滑管理工作的 五定 与 三过滤 1 润滑 五定 所谓 五定 即定点 定质 定量 定时 定人 其具体内容如下 1 定点 即确定每台设备的润滑部位和润滑点 用润滑图表形式和着色标志 把每台设备应在什么地方加油 换油 具体进行规定 2 定质 即按照润滑图表规定的部位和润滑点加 换 规定牌号的润滑油脂 润滑剂 并按国家检验标准和掺配 代用规定切实保证油脂的质量 为此 润滑装置和加油工具应保持清洁 完整 对设备的润滑状态要进行日常检查 装机用油要进行工况监测 润滑装置要进行观察与检测 对润滑事故漏油 渗油设备要进行分析鉴定 3 定量 在保证设备得到良好润滑的前提下 实行用油定量消耗 废油定额回收 漏油及时治理 既要保证设备得到足够的润滑 又要避免造成浪费 5 定人 即按照合理分工的原则 使每个润滑部位 润滑点的加油 添油和清洗换油有专人负责 必须建立明确的分工负责的润滑工作责任制 4 定时 即根据设备润滑卡片或润滑图表规定的时间 对设备各润滑部位 润滑点进行加油 添油和清洗 换油 保证设备得到良好润滑 设备换油周期必须根据定期抽样化验结果 设备实际使用情况和润滑剂在使用过程中的失效速度 合理地加以确定或调整 2 润滑 三过滤 所谓 三过滤 即油品入库过滤 发放过滤和加油过滤 以减少油液中的杂质含量 防止尘屑等杂质随油进入设备 1 入库过滤 即油液经运输入库 经泵人油罐贮存时要进行过滤 2 发放过滤 即油液发放注入润滑容器时要经过过滤 3 加油过滤 即油液加入设备贮油部位时要经过过滤 三 设备润滑管理的职责 1 制订润滑油料 擦拭材料 润滑工器具的消耗定额 组织各分厂 车间 润滑站编制年 季 月用油计划 汇总报送供应部门 2 制订润滑管理各项规章制度 必要时进行修改 完善 组织编制设备润滑图表和有关技术资料 指导各润滑站开展工作 3 组织编制年度设备清洗换油计划 检查计划实施情况 4 做好技术服务 协助基层解决润滑工作中的疑难问题 确定进口设备用油国产化及油品代用 逐步积累润滑技术资料 总结和推广有效的润滑工作经验 5 组织调查 掌握漏油设备情况及其原因 提出治漏建议 检查治漏效果 交流治漏经验 6 学习掌握润滑新技术 新油品 新装置及国内外先进经验 并推广应用 组织润滑技术与业务培训 不断提高润滑工作人员的素质 2 润滑工程技术人员的职责 1 组织与指导全厂设备润滑技术管理工作 拟定各项润滑管理制度及有关人员的职责范围 考核办法 经领导批准后 督促指导有关人员贯彻执行 2 编制全厂设备润滑图表 卡片 规程 图册和润滑材料消耗定额及有关润滑技术资料 供润滑 操作和维修工人使用 3 编制本厂需用的特种润滑油品 冷却切削液 切削油 乳化油 防锈油 清洗剂 润滑油的掺配代用及废油再生利用工艺 指导润滑工人 油脂制造工人和操作工人正确配制和使用润滑油脂 4 指导润滑工人 油脂制造工人 化验员 维修工处理有关设备润滑的技术问题 协助机械员改进设备润滑系统和装置 参与设备润滑事故的分析研究 培养提高润滑工作人员的技术业务能了力 5 收集国内外润滑管理工作经验和新油品 新装置等技术资料 结合本厂需要 组织推广应用和业务技术培训 3 润滑工的职责 1 熟悉负责区域内每台设备的润滑系统 所用油品及需要量 每天班前按规定给操作工发油 采用双油壶制或送油到车间 2 贯彻执行设备润滑 五定 与 三过滤 规定 3 每日巡回检查 督促操作工对设备进行正确的日常润滑 对不按规定加油者提出劝告 并报告车间机动师处理 4 对设备贮油部位每周巡回检查 补充加油 保持规定的油面高