项目二摩擦、磨损及润滑

1、张家界航空工业职业技术学院张家界航空工业职业技术学院 1 1掌握摩擦的类型及其特点、磨损的三个阶段及磨掌握摩擦的类型及其特点、磨损的三个阶段及磨 损的类型。损的类型。 2 2掌握润滑的目的、润滑剂的性能与选择方法、润掌握润滑的目的、润滑剂的性能与选择方法、润 滑方法和润滑装置。滑方法和润滑装置。 3 3掌握常用密封方法、密封装置类型及特点。掌握常用密封方法、密封装置类型及特点。 学习目标 1 1能针对摩擦的不同情况，确定合适的润滑剂及能针对摩擦的不同情况，确定合适的润滑剂及 润滑方法和润滑装置。润滑方法和润滑装置。 2 2能针对不同的密封要求，选择合适的密封方法能针对不同的密封要求，选择合适的

2、密封方法 及密封装置。及密封装置。 3 3通过完成上述任务，能够自觉遵守安全操作规通过完成上述任务，能够自觉遵守安全操作规 范。范。 学习目标 一、摩擦及其分类一、摩擦及其分类 二、二、磨损及其过程磨损及其过程 三、三、磨损分类磨损分类 摩擦是机器运转过程中不可避免的物理现象。世界上摩擦是机器运转过程中不可避免的物理现象。世界上 1/31/21/31/2的能源消耗在摩擦的能源消耗在摩擦上，各种机械零件因磨损失效的上，各种机械零件因磨损失效的 也占全部失效零件的一半以上。也占全部失效零件的一半以上。 国家节约备注 英国510,000,000 英镑国民生产总值 1% 美国1,600,000,000

3、 美圆占能耗 11% 日本273,000,000 美圆- 西德1,000,000,000 马克- 润滑润滑则是减少摩擦和磨损的有力措施。则是减少摩擦和磨损的有力措施。 磨损是摩擦的结果磨损是摩擦的结果; 二、二、 摩擦及其分类摩擦及其分类 两物体接触区产生阻碍运动并消耗能量的现象，称两物体接触区产生阻碍运动并消耗能量的现象，称 为摩擦。有些情况下却要利用摩擦工作，如带传动，摩擦为摩擦。有些情况下却要利用摩擦工作，如带传动，摩擦 制动器等。制动器等。 一、摩擦的机理一、摩擦的机理 “机械说机械说” ” -摩擦原因是表面微凸体的相互阻碍作用；摩擦原因是表面微凸体的相互阻碍作用； “分子说分子说”

4、” -摩擦原因是表面材料分子间的吸附力作用；摩擦原因是表面材料分子间的吸附力作用； “机械分子说机械分子说”两种作用均有。两种作用均有。 1.1.干摩擦干摩擦 两物体的滑动表面为无任何润滑剂或保护膜的纯金属。两物体的滑动表面为无任何润滑剂或保护膜的纯金属。 2. 2. 液体摩擦液体摩擦 两摩擦表面不直接接触，被油膜隔开。两摩擦表面不直接接触，被油膜隔开。 根据摩擦副表面间的根据摩擦副表面间的润滑状态润滑状态将摩擦状态分为四种：将摩擦状态分为四种： 3.3.边界摩擦边界摩擦 两摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开。两摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开。 4.4.混合摩擦混合摩擦 处于摩擦、液体摩擦与边

5、界摩擦的混合状态。处于摩擦、液体摩擦与边界摩擦的混合状态。 上述也称为液体润滑、边界润滑、混合润滑上述也称为液体润滑、边界润滑、混合润滑 二、二、 磨损及其过程磨损及其过程 磨损：磨损： 运动副之间的摩擦将导致运动副之间的摩擦将导致零件表面材料的逐渐损失零件表面材料的逐渐损失，这，这 种现象称为磨损。种现象称为磨损。 单位时间内材料的磨损量称为磨损率。单位时间内材料的磨损量称为磨损率。 后果后果降低机器的效率和可靠性，甚至促使机器提前报废。降低机器的效率和可靠性，甚至促使机器提前报废。 工程上常利用磨损的原理来减小零件表面的粗糙度，工程上常利用磨损的原理来减小零件表面的粗糙度， 如磨削、研磨、

6、抛光、跑合等。如磨削、研磨、抛光、跑合等。 磨损过程大致可分为以下磨损过程大致可分为以下三个阶段三个阶段： 1.1.跑合（磨合）磨损阶段跑合（磨合）磨损阶段 2.2.稳定磨损阶段稳定磨损阶段 3.3.剧烈磨损阶段剧烈磨损阶段 此阶段的特征是磨损速度及磨损率都急剧增大。此阶段的特征是磨损速度及磨损率都急剧增大。 在跑合阶段结束后应清洗零件，更换润滑油。在跑合阶段结束后应清洗零件，更换润滑油。 1 1）磨合阶段）磨合阶段 磨合（跑合）：是指新零件在运转初期的磨损。 新的摩擦副表面比较粗糙，真实微观接触面积比较小，压强 大，因此运转初期的磨损比较快。但是，磨损以后表面的微观 凸峰降低，接触面积增大，

7、压强减小，磨损的速度逐渐减慢。 新摩擦表面的微观形 貌 2 2）稳定磨损阶段）稳定磨损阶段 这个阶段属于零件的正常工作阶段，磨损率稳 定且较低。这一阶段的长短直接影响机器的寿命。 3 3）剧烈磨损阶段）剧烈磨损阶段 零件经长时间工作磨损以后，表面精度下降，效率降低， 温度升高，冲击振动加大，导致磨损加剧，最终导致零件报废。 注：注： 应该力求缩短磨合期，延长稳定磨损期，推迟剧烈磨损的应该力求缩短磨合期，延长稳定磨损期，推迟剧烈磨损的 到来。到来。 1.1.磨粒磨损磨粒磨损 由于摩擦表面上的硬质突出物或从外部进入摩由于摩擦表面上的硬质突出物或从外部进入摩 擦表面的硬质颗粒，对摩擦表面起到切削或刮

8、擦作擦表面的硬质颗粒，对摩擦表面起到切削或刮擦作 用，从而引起表层材料脱落的现象，称为磨粒磨损。用，从而引起表层材料脱落的现象，称为磨粒磨损。 三、磨损分类三、磨损分类 按照磨损的机理以及零件表面磨损状态的不同把磨损分为：按照磨损的机理以及零件表面磨损状态的不同把磨损分为： 减轻磨粒磨损：满足润滑条件，合理地选择摩减轻磨粒磨损：满足润滑条件，合理地选择摩 擦副的材料、降低表面粗糙度值以及加装防护密封擦副的材料、降低表面粗糙度值以及加装防护密封 装置等。装置等。 2.2.粘着磨损粘着磨损 也称胶合，当摩擦表面的轮廓峰在相互作用的各点处由于瞬也称胶合，当摩擦表面的轮廓峰在相互作用的各点处由于瞬 时

9、的温升和压力发生时的温升和压力发生“冷焊冷焊”后，在相对运动时，材料从一个表面后，在相对运动时，材料从一个表面 迁移到另一个表面，便形成粘附磨损。严重的粘附磨损会造成迁移到另一个表面，便形成粘附磨损。严重的粘附磨损会造成 运动副咬死。运动副咬死。 涂抹、擦伤、撕脱又称为胶合，往往发生于高速、重载涂抹、擦伤、撕脱又称为胶合，往往发生于高速、重载 的场合。的场合。 合理地选择配对（异种）材料，采用表面处理，限制合理地选择配对（异种）材料，采用表面处理，限制 摩擦表面的温度，控制压强及采用含有油性极压添加剂的摩擦表面的温度，控制压强及采用含有油性极压添加剂的 润滑剂等，都可减轻粘着磨损。润滑剂等，都

10、可减轻粘着磨损。 粘着磨损按程度不同可分为五级：轻微磨损、涂抹、粘着磨损按程度不同可分为五级：轻微磨损、涂抹、 擦伤、撕脱、咬死。（曲轴与轴瓦）擦伤、撕脱、咬死。（曲轴与轴瓦） 3.3.疲劳磨损（点蚀）疲劳磨损（点蚀） 也称点蚀，是由于摩擦表面材料微体积在交变的接触应力作也称点蚀，是由于摩擦表面材料微体积在交变的接触应力作 用下，反复变形所产生的材料疲劳所引起的机械磨损。用下，反复变形所产生的材料疲劳所引起的机械磨损。 点蚀过程：点蚀过程： 产生初始疲劳裂纹产生初始疲劳裂纹扩展扩展 微粒脱落，形成点蚀坑。微粒脱落，形成点蚀坑。 合理地选择材料及材料的硬度，选择粘度高的润滑油，合理地选择材料及材

11、料的硬度，选择粘度高的润滑油， 加入极压添加剂或及减小摩擦面的粗糙度值等，可以提抗加入极压添加剂或及减小摩擦面的粗糙度值等，可以提抗 疲劳磨损的能力。疲劳磨损的能力。 是高副（点、线接触）机械零件的常件磨损形式。是高副（点、线接触）机械零件的常件磨损形式。 4.4.腐蚀磨损腐蚀磨损 在摩擦过程中，摩擦面与周围介质发生化学或电化学在摩擦过程中，摩擦面与周围介质发生化学或电化学 反应而产生物质损失的现象，称为腐蚀磨损。反应而产生物质损失的现象，称为腐蚀磨损。 实际上大多数磨损是以上述四种磨损形式的复合形式实际上大多数磨损是以上述四种磨损形式的复合形式 出现的。出现的。 5.5.冲蚀磨损冲蚀磨损 流

12、动的液体或气体中所夹带的硬质物体或硬质颗粒冲流动的液体或气体中所夹带的硬质物体或硬质颗粒冲 击零件表面所引起的机械磨损。击零件表面所引起的机械磨损。 利用高压空气输送型砂或高压水利用高压空气输送型砂或高压水 输送碎石时，管道内壁所产生的机输送碎石时，管道内壁所产生的机 械磨损是实例之一。械磨损是实例之一。 6.6.微动磨损微动磨损 是指摩擦副在微幅运动时，由上述各磨损机理共同形是指摩擦副在微幅运动时，由上述各磨损机理共同形 成的复合磨损。微幅运动可理解为不足以使磨粒脱离摩擦成的复合磨损。微幅运动可理解为不足以使磨粒脱离摩擦 副的相对运动。副的相对运动。 应用实例应用实例：轴与孔的过盈配合面、滚

13、动轴承套圈的配合面、：轴与孔的过盈配合面、滚动轴承套圈的配合面、 旋合螺纹的工作面、铆钉的工作面等。旋合螺纹的工作面、铆钉的工作面等。 一、润滑剂的性能与选择一、润滑剂的性能与选择 二、润滑方法和润滑装置二、润滑方法和润滑装置 润滑的主要作用是润滑的主要作用是: : 减小摩擦系数减小摩擦系数, ,提高机械效率提高机械效率; ; 减轻磨损减轻磨损, ,延长机械的使用寿命。还可起到延长机械的使用寿命。还可起到 散热降温、防锈、防尘以及吸振等作用。散热降温、防锈、防尘以及吸振等作用。 润滑润滑：在两个摩擦表面之间加入润滑剂，以减小摩擦：在两个摩擦表面之间加入润滑剂，以减小摩擦 和磨损。和磨损。 一、

14、润滑剂的性能与选择一、润滑剂的性能与选择 1.1.润滑油润滑油 主要有矿物油、合成油、动植物油等，主要有矿物油、合成油、动植物油等， 其中应用最广泛的为矿物油。其中应用最广泛的为矿物油。 粘度的大小表示了液体流动时其内摩粘度的大小表示了液体流动时其内摩 擦阻力的大小，粘度愈大，内摩擦阻力就擦阻力的大小，粘度愈大，内摩擦阻力就 愈大，液体的流动性就愈差。愈大，液体的流动性就愈差。 润滑油、润滑脂、固体润滑剂（石墨）、润滑油、润滑脂、固体润滑剂（石墨）、 气体润滑剂气体润滑剂 粘度可用动力粘度、运动粘度、条件粘粘度可用动力粘度、运动粘度、条件粘 度（恩氏粘度）等表示。我国的石油产品常度（恩氏粘度）

15、等表示。我国的石油产品常 用运动粘度来标定。用运动粘度来标定。 （1 1）动力粘度）动力粘度 （2 2）运动粘度）运动粘度 3 /mkg为动力粘度，单位为为动力粘度，单位为PaPas s；为密度，单位为。；为密度，单位为。 sm 2 为运动粘度，单位为为运动粘度，单位为 。 一般润滑油的牌号就是该润滑油在一般润滑油的牌号就是该润滑油在4040 C C（或（或100100 C C）时）时 运动粘度（以运动粘度（以 为单位为单位）的平均值。）的平均值。smm 2 E 8.64 -E0 . 8 （3 3）条件粘度）条件粘度 以以 表示恩氏粘度（即为条件粘度）。表示恩氏粘度（即为条件粘度）。 运动粘度

16、和恩氏粘度之间可通过下式进行换算：运动粘度和恩氏粘度之间可通过下式进行换算： 当当1.351.35 E E3.23.2时时 E 4.0 -E6 . 7 当当 E3.2E3.2时时 t 0 E 粘度粘度随温度的升高而降低随温度的升高而降低。粘度。粘度随压强随压强 的升高而加大的升高而加大，但当压强小于，但当压强小于20MPa20MPa时，其时，其 影响甚小，可不予考虑。影响甚小，可不予考虑。 常用润滑油的性能和用途见表常用润滑油的性能和用途见表2.12.1。 续表 2. 2. 润滑油的特性润滑油的特性 （1）温度、压力）温度、压力 润滑油的粘度随着温度的升高而降低润滑油的粘度随着温度的升高而降低

17、 润滑油的粘度随着压力的增高而增大。一般润滑情况润滑油的粘度随着压力的增高而增大。一般润滑情况 下，影响不大。下，影响不大。 润滑性（油性）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，吸附能边界油膜，以减小摩擦和磨损。润滑性愈好，吸附能 力愈强。力愈强。 极压性极压性 润滑性能是润滑油中加入含硫、氯、磷的有机极性化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。压的化学反

18、应边界膜的性能。 闪点闪点 润滑油在标准容器中加热所蒸发的油气，遇火焰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。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。对于在高温下工作的机器，这是一个重要参数。一般一般 要求工作温度比油的闪点低要求工作温度比油的闪点低 3040 。 凝点凝点 润滑油在规定的条件下，不再自由流动时所达到的最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

19、能和磨损情况。接影响到机器在低温下的启动性能和磨损情况。 氧化稳定性氧化稳定性 从化学意义上讲，润滑油是不活泼的。但当它们从化学意义上讲，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、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。属，而且加剧零件的磨损。 2.2.润滑脂润滑脂 润滑脂是在润滑油中加入稠化剂润滑脂是在润滑油中加入稠化剂( (如钙、如钙、 钠、锂等金属皂基）而形成的脂状润滑剂，钠、锂等金属皂基）而形成的脂状润滑剂， 又称为又称为黄油或干

20、油黄油或干油。 润滑脂的润滑脂的流动性小，不易流失，所以密流动性小，不易流失，所以密 封简单，不需经常补充封简单，不需经常补充。润滑脂对载荷和。润滑脂对载荷和 速度变化不是很敏感，有较大的适应范围，速度变化不是很敏感，有较大的适应范围， 但因其摩擦损耗较大，机械效率较低，故但因其摩擦损耗较大，机械效率较低，故 不宜用于高速传动不宜用于高速传动的场合。的场合。 3.3.润滑脂润滑脂 (1) (1)滴点滴点 是指润滑脂受热后从标准是指润滑脂受热后从标准 测量杯的孔口滴下第一滴油时的温度。测量杯的孔口滴下第一滴油时的温度。 (2)(2)锥入度锥入度 即润滑脂的稠度。即润滑脂的稠度。 目前使用最多的是

21、钙基润滑脂，其目前使用最多的是钙基润滑脂，其 耐水性强，但耐热性差。耐水性强，但耐热性差。 4.4.固体润滑剂固体润滑剂 石墨石墨 聚氟乙烯树脂聚氟乙烯树脂 二流化钼二流化钼（MoS2） 用于润滑油不能胜任工作的场合：高温、低速重载。用于润滑油不能胜任工作的场合：高温、低速重载。 使用方式：使用方式： a. a.调和在润滑油中；调和在润滑油中； b.b.涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜；涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜； c.c.混入金属或塑料粉末中烧结成型。混入金属或塑料粉末中烧结成型。 5.5.润滑剂的选用润滑剂的选用 润滑剂选用的基本原则是：润滑剂选用的基本原则是： 在在低速、重载、高温、间

22、隙大低速、重载、高温、间隙大的情况下，应选用粘度的情况下，应选用粘度 较较大大的润滑油。的润滑油。 在在高速、轻载、低温、间隙小高速、轻载、低温、间隙小的情况下，应选用粘度的情况下，应选用粘度 较较小小的润滑油。的润滑油。 润滑脂主要用于速度低、载荷大、不需经常加油、使润滑脂主要用于速度低、载荷大、不需经常加油、使 用要求不高或灰尘较多的场合。用要求不高或灰尘较多的场合。 气体、固体润滑剂主要用于高温、高压、防止污染等气体、固体润滑剂主要用于高温、高压、防止污染等 一般润滑剂不能适用的场合。一般润滑剂不能适用的场合。 二、润滑方法和润滑装置二、润滑方法和润滑装置 机械设备的润滑，主要集中在传动

23、件和支承件上。机械设备的润滑，主要集中在传动件和支承件上。 油润滑的方法大概有四种：油润滑的方法大概有四种： 集中润滑或分散润滑集中润滑或分散润滑 连续润滑或间歇润滑连续润滑或间歇润滑 压力润滑或无压力润滑压力润滑或无压力润滑 循环式润滑或非循环式润滑。循环式润滑或非循环式润滑。 二、二、 润滑方法和润滑装置润滑方法和润滑装置 1 1。油润滑装置。油润滑装置： 1 1）手工给油润滑装置：结构简单、开加油孔、用油）手工给油润滑装置：结构简单、开加油孔、用油 壶、油枪加油。壶、油枪加油。 2 2）滴油润滑装置：主要是滴油式油杯。依靠油的自）滴油润滑装置：主要是滴油式油杯。依靠油的自 重供油，但给油

24、量不易控制重供油，但给油量不易控制 滴油式油杯 压配式注油压配式注油 杯杯 油壶油壶油枪油枪 潘存云教授研制 潘存云教授研制 旋盖式油杯 脂用 压注式油杯压注式油杯 二、润滑方法和润滑装置二、润滑方法和润滑装置 1 1。油润滑装置：。油润滑装置： 3 3）油浴润滑装置：将需润滑部件的一部分浸在油中。）油浴润滑装置：将需润滑部件的一部分浸在油中。 如齿轮、轴承、链轮如齿轮、轴承、链轮 4 4）飞溅润滑装置：）飞溅润滑装置：512512，如齿轮减速器中的轴承，如齿轮减速器中的轴承 5 5）油绳、油垫润滑装置：利用毛细管的虹吸作用）油绳、油垫润滑装置：利用毛细管的虹吸作用 浸油润滑 甩油环甩油环 飞

25、溅润滑 压力润滑 油泵油泵 冷冷 却却 器器 二、润滑方法和润滑装置二、润滑方法和润滑装置 1 1。油润滑装置：。油润滑装置： 6 6）油环、油链润滑装置：利用轴上的环或链将油带）油环、油链润滑装置：利用轴上的环或链将油带 带向润滑部分。带向润滑部分。 带油环 油链润滑 7 7）喷油润滑装置：圆周速度大于）喷油润滑装置：圆周速度大于12m/s12m/s，喷压力油，喷压力油 8 8）油雾润滑装置：应用于高速）油雾润滑装置：应用于高速 二、润滑方法和润滑装置二、润滑方法和润滑装置 2 2。脂润滑装置：。脂润滑装置： 1 1）手工润滑装置）手工润滑装置 2 2）滴下润滑装置）滴下润滑装置 黄油杯 3

26、 3）集中润滑装置）集中润滑装置 张家界航空工业职业技术学院张家界航空工业职业技术学院 模块三模块三 密封装置密封装置 一、密封装置作用：一、密封装置作用： 1 1）阻止润滑剂泄漏；）阻止润滑剂泄漏； 2 2）防止水分、灰尘进入。）防止水分、灰尘进入。 密封装置从总体上可分为两大类：密封装置从总体上可分为两大类： 静密封静密封 动密封动密封 静密封可采用各种垫片，包括金属、非金属垫静密封可采用各种垫片，包括金属、非金属垫 片以及密封胶等。片以及密封胶等。 动密封又分为接触式、非接触式、半接触式动密封又分为接触式、非接触式、半接触式 密封，其中应用较广的是接触式密封，它主要是密封，其中应用较广的

27、是接触式密封，它主要是 利用各种密封圈或毡圈密封。利用各种密封圈或毡圈密封。 模块三模块三 密封装置密封装置 各种密封件都已标准化，可查阅手册选取适当的形式。各种密封件都已标准化，可查阅手册选取适当的形式。 在一般常用的机械中，用得较多的密封装置是密封圈在一般常用的机械中，用得较多的密封装置是密封圈 和填料。和填料。 模块三模块三 密封装置密封装置 二、常用密封装置二、常用密封装置 1. 1. 回转运动密封装置回转运动密封装置 是指回转轴与固定件之间的密封，其类型有两类：是指回转轴与固定件之间的密封，其类型有两类： U形密封圈密封形密封圈密封 O O形密封圈密封形密封圈密封 模块三模块三 密封

28、装置密封装置 二、常用密封装置二、常用密封装置 (1) (1) 接触式：接触式： J形密封圈密封形密封圈密封 毡圈密封毡圈密封 模块三模块三 密封装置密封装置 二、常用密封装置二、常用密封装置 （2) 非接触式：非接触式： 间隙密封间隙密封 迷宫式密封迷宫式密封 模块三模块三 密封装置密封装置 （3) 组合式：组合式： 接触式和非接触式组合接触式和非接触式组合 模块三 密封装置 模块三 密封装置 模块三 密封装置 2. 移动运动密封装置移动运动密封装置 机器中相对移动的零件间的密封称为移动密封。常用形式有：机器中相对移动的零件间的密封称为移动密封。常用形式有： L形密封圈密封形密封圈密封 O形密封圈密封形密封圈密封 二、常用密封装置二、常用密封装置 模块三 密封装置 机器中相对移动的零件间的密封称为移动密封。常用形式有：机器中相对移动的零件间的密封称为移动密封。常用形式有： V形密封圈密封形密封圈密封 L形密封圈密封形密封圈密封 模块三 密封装置 L形密封圈密封形密封圈密封 Y形和形和U形密封圈密封形密封圈密封 模块三 密封装置 综上所述，在设计机械时，选择适当的润滑装置和密综上所