润滑油主要理化指标PPT课件

1、1 第十三章第十三章 滑动轴承滑动轴承 2 n优点：优点：结构简单，制造、装拆方便；具有良好 的耐冲击性和吸振性能，运转平稳，旋转精度 高；寿命长，可做成剖分式。 n缺点缺点：维护复杂；对润滑条件要求高；边界润 滑轴承的摩擦损耗较大。 n应用应用：1 高速、高精度、重载、结构上要求剖 分的场合。（航空发电机附件、仪表、雷达） n 2 低速、有冲击和恶劣环境的机器中， 如水泥搅拌机，破碎机） 3 13.1 摩擦、磨损及润滑知识摩擦、磨损及润滑知识 13.1.1 摩擦 在正压力作用下相互接触的两个物体受切向 外力的影响而发生相对滑动，或有相对滑 动的趋势时，在接触表面上就会产生抵抗 滑动的阻力，这

2、一自然现象称作摩擦摩擦，这 时所产生的阻力叫作摩擦力摩擦力。 4 摩擦的分类摩擦的分类 n1、内摩擦：发生在物质内部，阻碍分子 间相对运动的摩擦； n2、外摩擦：当相互接触的两个物体发生 相对滑动或有相对滑动的趋势时，在接 触表面上产生的阻碍相对滑动的摩擦。 5 根据摩擦表面间存在润滑剂的情况根据摩擦表面间存在润滑剂的情况 n外摩擦分为：干摩擦、边界摩擦、 液体摩擦和混合摩擦。 6 干摩擦 n干摩擦是指表面间无任何 润滑剂或保护膜的纯金属 接触时的摩擦。此时，摩 擦系数最大，f0.3，必有 大量的摩擦功损耗和严重 的磨损，在滑动轴承中表 现为强烈的升温，甚至把 轴瓦烧毁。所以在滑动轴 承中不允

3、许出现干摩擦。 7 边界摩擦 n两摩擦面间加入润滑油后， 在金属表面会形成一层边界 膜，它可能是物理吸附膜， 也可能是化学反应膜。边界 油膜很薄（厚度小于1m）， 不足以将两金属表面分隔开 来，在相互运动时两金属表 面微观的凸峰部分仍将相互 接触，这种状态叫边界摩擦 （边界润滑） 8 液体摩擦 n两摩擦表面被流体（液体或气 体）完全隔开，没有金属表面 间的摩擦，只有流体之间的摩 擦，这种摩擦叫流体摩擦（流 体润滑），属于内摩擦。流体 摩擦（流体润滑）摩擦系数最 小f=0.0010.13不会发生金 属表面的磨损，是理想的摩擦 状态。但实现流体摩擦（流体 润滑）必须具备一定的条件。 9 混合摩擦

4、n两摩擦面间同时存在 干摩擦、边界摩擦和 流体摩擦的现象称混 合摩擦状态 10 13.1.2 磨损 n磨损：运动副之间的摩擦将导致机体表 面材料的逐渐丧失或转移，即形成了磨 损。 n根据磨损结果着重对磨损表面外观的描 述：如点蚀磨损，胶合磨损、擦伤磨损 n根据磨损形成机理分：1 粘着磨损 、2 磨料磨损、3 疲劳磨损 、4 腐蚀磨损； 11 粘着磨损 n相对运动的两表面经常处于混合摩擦状 态或边界摩擦状态。当载荷较大，相对 运动速度较高时，边界膜可能破坏，金 属直接接触，形成粘结点。继续运动时 会发生材料在表面间的转移、表面刮伤 以至胶合，这种现象叫粘着磨损。粘着 磨损与材料的硬度、相对滑动速

5、度、工 作温度及载荷大小等因素有关。 12 磨料磨损 n从外部进入摩擦面间的游离硬颗粒（加空气中 的尘土或磨损造成的金属微粒）或硬的微凸体 峰尖在较软材料的表面上犁刨出很多沟纹，被 移去的材料，一部分流动到沟纹的两旁，一部 分则形成一连串的碎片，脱落下来后成为新的 游离颗粒，这样的微切削过程就叫磨料磨损。 影响这种磨损的因素主要有材料的硬度和磨粒 的尺寸与硬度，一般情况下，材料的硬度越高， 耐磨性越好；金属的磨损量随磨粒平均尺寸的 增加而增大，随磨粒硬度的增高而加大。 13 疲劳磨损 n在接触应力多次重复作用下，就会在零 件工作表面或表面下一定深度处形成疲 劳裂纹，随着应力循环次数的增加，裂

6、纹逐步扩展进而表面金属脱落，致使表 面上出现许多凹坑，这种现象叫疲劳磨 损，又称“点蚀”。点蚀使零件不能正 常工作而失效，这是重复应力作用下高 副接触零件常见的失效形式之一。 14 腐蚀磨损 n摩擦副受到空气中的酸或润滑油、燃油 中残存的少量无机酸（如硫酸）及水份 的化学作用或电化学作用，在相对运动 中造成表面材料的损失叫做腐蚀磨损。 15 13.1.3 润滑剂 在相对运动的表面加入润滑剂以降低摩擦， 减少磨损，提高效率，延长机体寿命，同 时还有冷却、防腐、密封等作用。 润滑剂的分类：润滑剂的分类：气体、液体、半固体、固 体 16 1.润滑油 n润滑油分三类： 一是有机油，通常是动植物油（硬脂

7、酸）； 二是矿物油，主要是石油产品； 三是化学合成油。 17 润滑油的主要理化性能指标 n1 润滑油最重要的物理性能是粘度粘度，也是选择 润滑油的主要依据。 n粘度：表示流体抵抗变形的能力，它表征油 层间内摩擦阻力的大小。 18 du dy u du dy n根据牛顿的粘性流体摩擦定律，牛顿的粘性流体摩擦定律，在流体中任 意点处的剪应力均与其剪切率（或速度梯度） 成正比: n 是油层中任一点的速度; n 是该点的速度梯度； n 是比例系数，即液体的动力粘度动力粘度，简称粘粘 度。度。 单位是Ns/m(即Pas) “帕秒” 19 粘度的三种表示方法 n动力粘度 n运动粘度 n条件粘度 20 动力

8、粘度（绝对粘度） n相距1，面积各为1 平方米的两层平行 液体间，产生1m/s的相对移动速度时， 所需施加的力为1N，则这种液体的动力 粘度为1Pas， 。 2 11/Pa sN s m 21 运动粘度运动粘度 n用液体的动力粘度与同温度下该液体的密 度的比值/表示粘度，称为运动粘度 n同温度下该液体的密度； n单位是cm/s，叫做“斯”，常用St表示。 n我国规定以油在40时的运动粘度的平均值 （mms厘斯）作为油的牌号。 / 22 n条件粘度：在一定的条件下，利用某些 规格的粘度剂，测量润滑油穿过规定孔 道的时间来进行计量的粘度单位。 n如恩氏粘度(Et)，即当200mL的油，在 规定的恒

9、温t时流过恩氏粘度计所需的时 间与同体积蒸馏水在20时流过粘度计 的时间之比。 23 n影响润滑油粘度的主要因素是温度 和压力； n一般温度越高，粘度越小；压力增 大，粘度增大。 24 2 油性：润滑油在金属表面上的吸附能力。 油性好的润滑油，其油膜吸附力大且不 易破。 25 n3 极压性能：润滑油中的活性分子与摩 擦表面形成抗磨损和耐高压的化学反应 膜称为极压性能。 n此外：闪点、凝点、倾点、水溶性酸或 碱、酸值和酸度、氧化安定性也是润滑 油的评定指标。 26 2.润滑脂 n润滑脂润滑脂是由润滑油和各种稠化剂（如钙、钠、铝、锂 等金属皂）混合稠化而成。 钙基润滑脂；钠基润滑脂；锂基润滑脂；铝

10、基润滑脂 n润滑脂的主要性质指标：润滑脂的主要性质指标： 锥入度：锥入度：指一个质量为150g的标准锥体，于25恒温 下，由润滑脂表面经5s后刺入的深度（以0.1mm计）。 它标志润滑脂内阻力的大小和流动性的强弱。它标志润滑脂内阻力的大小和流动性的强弱。锥入度 越小，表明承载能力强，但摩擦阻力也大。 滴点：滴点：标志润滑脂耐高温的能力； 氧化安定性：氧化安定性：指润滑脂抗空气氧化的能力。 27 3、固体润滑剂 无机化合物、有机化合物、金属以及金属 化合物等。如石磨、二硫化钼、聚氟乙 烯树脂。 n用途：不宜使用润滑油和润滑脂的场合。 如：高温、高压、极低温、真空、强辐 射、不允许污染、及无法给油

11、的场合。 28 、气体润滑剂 空气、氢气、氩气 n用于高速轴承的润滑、原子能工业、怕 污染的食品工业 29 13.1.4 润滑方式及润滑装置 n1、油润滑的润滑方法有间歇供油润滑和 连续供油润滑两种； n2、脂润滑只能间歇供给。 30 油润滑 n间歇供油润滑有手工油壶注油和油杯注 油供油。这种润滑方法只适用于低速不 重要的轴承或间歇工作的轴承。 n对于重要轴承，必须采用连续供油润滑。 连续供油润滑方法及装置 针阀式油杯 （1） 油杯滴油润滑 油芯式油杯 32 （2）浸油润滑 （3）飞溅润滑 33 （4） 压力循环润滑 34 2 脂润滑 旋盖油杯 压注油杯压注油杯 润滑脂只能间歇供给润滑脂只能间

12、歇供给 35 13.2 13.2 滑动轴承的结构形式滑动轴承的结构形式 按所受载荷的方向分为：径向滑动轴承 和推力滑动轴承。 36 13.2.1 径向滑动轴承 n1 整体式径向滑动轴承 n由轴承座1和轴承套（轴 瓦）2组成。轴承套（轴 瓦）压装在轴承座中。轴 承座应用螺栓与机座联接， 顶部设有安装注油油杯的 螺纹孔。这种轴承结构简 单、成本低、但磨损后间 隙过大时无法调整，且轴 颈只能从端部装入。 n用于低速、轻载及间歇工 作的轴承 37 整体式径向滑动轴承 38 2 剖分式径向滑动轴承 n由轴承座1、轴承盖2、剖 分轴瓦3和双头螺柱4等组 成。根据所受载荷的方向， 剖分面应尽量取在垂直于 载

13、荷的直径平面内，通常 为180剖分。剖分式滑动 轴承在拆装轴时，轴颈不 需要轴向移动，拆装方便。 适当增减轴瓦剖分面间的 调整垫片，可调节轴颈与 轴承间的间隙。 39 40 13.2.2 推力滑动轴承 图13-12 固定瓦推力轴承 推力滑动轴承用来承受轴向载荷 41 13.3 3 轴承材料和轴瓦结构轴承材料和轴瓦结构 n13.3.1 轴瓦材料 n1 对轴瓦材料的要求 n要求轴瓦材料具备下述性能： n1）轴瓦材料要有足够的疲劳强度，保证轴瓦 在变载荷作用下有足够的寿命。 n2）轴瓦材料要有足够的抗压强度，以防止产 生过大的塑性变性。 n3）轴瓦材料要有良好的减摩性、耐磨性，要 求摩擦系数小；轴瓦

14、磨损好。 42 n4）抗胶合能力强，以防止因摩擦发热使油膜破 裂后造成胶和 n5）有较好的吸附能力，便于形成边界膜 n6）较好的顺应性和嵌藏性 顺应性：轴瓦顺应轴的弯曲及其它几何误差的 能力。 嵌藏性：轴瓦材料容纳进润滑油中微小的固体 颗粒，以避免轴瓦和轴径被刮伤的能力 n7）要有经济性、加工工艺性、塑性和耐腐蚀性 等。 43 2 常见的轴瓦材料及其性质 n轴瓦材料可分为三类：金属材料，粉末冶金材 料和非金属材料 n（1 ） 铸铁：轻载、低速轴承的轴瓦材料 n（2）轴承合金又称白金或巴氏合金 轴承合金的减磨耐磨性好，抗胶合性好，嵌藏 性好，是最好的轴瓦或轴承衬材料。但价格贵。 44 n（3）青

15、铜 强度高，承载能力大，耐磨性与导热性都优于 轴承合金。可在较高温度下工作，但可塑性差， 不易跑合。 n（4）其他材料 用粉末冶金法制成的轴承，具有多孔性组织， 孔隙内可以贮存润滑油含油轴承 非金属材料：石墨、橡胶、塑料、尼龙 45 13.3.2 轴瓦结构 轴承衬与瓦背的结合形式 46整体式轴瓦 n轴瓦在轴承座中应可靠固定，轴瓦形状和结构 尺寸应保证润滑良好，散热容易，并有一定的 强度和刚度，装拆方便 47 48 剖分式轴瓦 49 50 为了向摩擦表面输送和分布润滑剂，在轴 瓦内表面开有油沟。 51 注意：轴向油沟不得 在轴承的全长上开通， 以免润滑剂流失过多。 液体摩擦轴承的油沟 应开在非承

16、载区，周 向油沟应开在轴承的 两端，以免影响承载 能力。 52 对某些承载较大的轴承，为使润滑油沿轴向能较 均匀的分布在轴瓦内开有油室。 53 13.4 13.4 非液体摩擦滑动轴承的设计计算非液体摩擦滑动轴承的设计计算 13.4.1 非液体摩擦径向滑动轴承的计算 实践证明，若压强和压强与轴径线速 度的乘积那么轴承是能够很好的工 作的。 1 验算单位压力p值 pp pvpv . p dL F p r 54 100060. . 100060. . p L nF dL ndF p rr 100060 . nd 2.轴承的pv值 pv值与摩擦率损耗成正比,它简略地表征轴 承的发热因素。 3 验算速度

17、v 55 13.4.2 非液体摩擦推力滑动轴承的计算 n1 验算单位压力 k由于止推面上有油沟 使止推的面积减小的 系数 ).( 4 2 0 2 p kddZ F p a 56 2 验算pvm值 mm pp 100060 . ndm m m环形推力面的平均线速度m/s dm环形推力面的平均直径（mm) 2 0 dd dm 13.5.1 流体动压形成原理 借助相对运动而在轴承间隙中形成的压力油膜称为 动压油膜动压油膜 58 形成动压油膜的必要条件形成动压油膜的必要条件 n1)两工作表面间必须有楔形间隙; n2)两工作表面间必须连续充满润滑油 或其他粘性流体; n3)两工作表面间必须有相对滑动速度

18、, 其运动方向必须保证润滑油从大截面 流进,从小截面流出。 59 13.5.2 向心滑动轴承动压油膜形成过程 a) n=0 b) n0 c) 形成油膜 d) n0 e) n= 动压轴承的承载能力与轴径的转速、润滑油的粘度 轴承的长径比、楔形间隙尺寸等有关。 为了获得液体摩擦，必须保证一定的油膜厚度。 60 61 液体动压润滑的基本方程 n基本假设: n1)z向无限长,润滑油在z向没 有流动; n2)压力p不随y值的大小而变 化,即同一油膜截面上压力 为常数(由于油膜很薄,故这 样假设是合理的); n3）润滑油粘度不随压力而 变化，并且忽略油层的重力 和惯性； n4）润滑油处于层流状态。 62 0 pdydzddxdz pdp dydzdxdz dy d dx dp dy du 2 2 dy ud dx dp n根据平衡条件，得： 整理，得： n因为 所以 63 21 2 2 1 CyCy dx dp u h h dx dp c 2 1 1 h hy hyy dx dp u )( 2 1 2 n将上式对y积分 n式中：C1 C2为积分常数，可由边界条件确定。 n当y=0 时 u=-v,所以C2=-v n当y=h 时 u