机械设计基础课件第2章摩擦磨损及润滑概述

1、第2章 摩擦、磨损与润滑概述2-1 摩擦2-2 磨损2-3 润滑剂、添加剂和润滑方法2-4 流体润滑原理简介2-0 概述2-5 密封q摩擦摩擦两个接触表面作相对运动或有相对运动趋势时，两个接触表面作相对运动或有相对运动趋势时，阻止其产生相对运动的现象；阻止其产生相对运动的现象；摩擦是引起能量损耗的主要摩擦是引起能量损耗的主要原因原因q磨损磨损由于摩擦引起的摩擦能耗和导致表面材料的不由于摩擦引起的摩擦能耗和导致表面材料的不断损耗或转移，即形成磨损断损耗或转移，即形成磨损 ； 磨损是造成零件失效和材料损耗的主要原因磨损是造成零件失效和材料损耗的主要原因q润滑润滑是减轻摩擦和磨损所应采取的措施。是减

2、轻摩擦和磨损所应采取的措施。 2-0 概述概述 关于摩擦、磨损与润滑的学科构成了关于摩擦、磨损与润滑的学科构成了摩擦学摩擦学(Tribology)(Tribology)。 研究相对运动的作用表面间的摩擦、磨损和润滑，以及三者间研究相对运动的作用表面间的摩擦、磨损和润滑，以及三者间相互关系的理论与应用的一门边缘学科。相互关系的理论与应用的一门边缘学科。摩擦的二重性摩擦的二重性 消极影响消极影响： 消耗能源；消耗能源； 破坏精度（包括磨损和爬行）；破坏精度（包括磨损和爬行）； 增大噪声增大噪声 积极作用积极作用： 驱动驱动( (摩擦轮、无级变速、带传动）摩擦轮、无级变速、带传动） 缓冲，如宇航员座

3、椅；缓冲，如宇航员座椅； 自锁、制动，如汽车拖拉机的摩擦制自锁、制动，如汽车拖拉机的摩擦制动器等动器等 全世界工业部门使用的能源中，约有全世界工业部门使用的能源中，约有1/31/31/21/2最终以各种形式损耗在摩擦上。最终以各种形式损耗在摩擦上。 磨损造成的损失是摩擦损失的磨损造成的损失是摩擦损失的1212倍。倍。在失效的在失效的机械零件中，大约有机械零件中，大约有8080是由于各种形式的磨损所是由于各种形式的磨损所造成。造成。 在机械设计中若能很好地运用已有的研究成果在机械设计中若能很好地运用已有的研究成果，正确处理好摩擦、磨损和润滑中的各种问题正确处理好摩擦、磨损和润滑中的各种问题，则，

4、则所取得的经济效益必将是巨大的所取得的经济效益必将是巨大的, ,则既减少设备维则既减少设备维修次数和费用，又能节省制造零件及其所需材料的修次数和费用，又能节省制造零件及其所需材料的费用。费用。摩擦分类：摩擦分类：滑动摩擦滑动摩擦 滚动摩擦滚动摩擦内摩擦内摩擦外摩擦外摩擦静摩擦静摩擦动摩擦动摩擦是否相对运动是否相对运动微观宏观微观宏观2-1 2-1 摩擦摩擦位移形式位移形式滑动摩擦滑动摩擦干摩擦干摩擦混合摩擦混合摩擦边界摩擦边界摩擦流体摩擦流体摩擦混合润滑混合润滑边界润滑边界润滑流体润滑流体润滑通常用膜厚比来估计两滑动表面的摩擦状态通常用膜厚比来估计两滑动表面的摩擦状态 两滑动表面间，最小公称油

5、膜厚度；两滑动表面间，最小公称油膜厚度； 分别为两表面轮廓均方根偏差；分别为两表面轮廓均方根偏差； 边界摩擦边界摩擦 混合摩擦。混合摩擦。 流体摩擦流体摩擦 221/212/()minqqhRRminh()m12,qqRR11 3 越大，油膜承载比例越大，越大，油膜承载比例越大，f f也就越小。也就越小。3()m1 1、干摩擦、干摩擦 表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属接触时表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属接触时的摩擦。通常将未经人为润滑的摩擦状态当作的摩擦。通常将未经人为润滑的摩擦状态当作“干干摩擦摩擦”处理。处理。1、摩擦理论：、摩擦理论： 库仑公式库仑公式 nfFfF2、新理论：分子、

6、新理论：分子机械理论、能量理论、粘机械理论、能量理论、粘着理论。着理论。摩擦的机理摩擦的机理 运动副的摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开运动副的摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开, ,起到一起到一定润滑作用，但由于边界膜较薄，因此磨损不可避免。定润滑作用，但由于边界膜较薄，因此磨损不可避免。 摩擦性质取决于边界膜和表面的吸附性能即化学性质。摩擦性质取决于边界膜和表面的吸附性能即化学性质。 边界摩擦摩擦系数边界摩擦摩擦系数f0.1f0.1；( (膜厚比膜厚比1)1) 2 2、边界摩擦、边界摩擦按边界膜形成机理，边界膜分为：按边界膜形成机理，边界膜分为：物理吸附膜（极性分子）物理吸附膜（极性分子）反应

7、膜反应膜化学吸附膜（化学键）化学吸附膜（化学键）3 3、流体摩擦、流体摩擦流体摩擦：流体摩擦：指运动副的摩擦表面指运动副的摩擦表面被润滑膜完全隔开被润滑膜完全隔开（334 4）摩擦性质摩擦性质取决于流体内部分子间取决于流体内部分子间粘性阻力的摩擦。粘性阻力的摩擦。流体摩擦时的摩擦系数最小流体摩擦时的摩擦系数最小（f=0.001f=0.0010.0080.008），无磨损产无磨损产生。生。摩 擦3 4 4、混合摩擦、混合摩擦混合摩擦：混合摩擦：摩擦表面间处于边摩擦表面间处于边界摩擦和流体摩擦的混合状界摩擦和流体摩擦的混合状 态（态（ =1=13 3） 。混合摩擦能有效降低摩擦阻力，混合摩擦能有效

8、降低摩擦阻力，其摩擦系数比边界摩擦时要小其摩擦系数比边界摩擦时要小得多。得多。 介于流体摩擦和边界摩擦之间，薄膜厚度仅介于流体摩擦和边界摩擦之间，薄膜厚度仅几纳米，在现代精密机械系统或几纳米，在现代精密机械系统或MEMSMEMS（微机电系（微机电系统）中普遍存在。统）中普遍存在。5、薄膜润滑状态随着科学技术的发展，关于摩擦学的研究已逐渐深入到微观研究领域，形随着科学技术的发展，关于摩擦学的研究已逐渐深入到微观研究领域，形成了成了纳米摩擦学理论纳米摩擦学理论，引发出许多新的概念，比如提出了，引发出许多新的概念，比如提出了超润滑超润滑的概念等。的概念等。 从理论上讲，超润滑是实现摩擦系数为零的摩擦

9、状态，但在实际研究中，从理论上讲，超润滑是实现摩擦系数为零的摩擦状态，但在实际研究中，一般认为摩擦系数在一般认为摩擦系数在0.0010.001量级（或更低）的摩擦状态即可认为属于超润滑。量级（或更低）的摩擦状态即可认为属于超润滑。 关于这方面的研究也是目前关于这方面的研究也是目前纳米摩擦学纳米摩擦学研究的一个重要方面，同学们应对研究的一个重要方面，同学们应对此给予关注。此给予关注。2-2 2-2 磨损磨损磨损：磨损：运动副之间的摩擦而导致零件表面材料的逐渐丧失或迁移运动副之间的摩擦而导致零件表面材料的逐渐丧失或迁移。磨损会影响机器的效率，降低工作的可靠性，甚至促使机磨损会影响机器的效率，降低工

10、作的可靠性，甚至促使机器提前报废。器提前报废。 另外，工程上也有不少利用磨损作业的场合，如精加工中另外，工程上也有不少利用磨损作业的场合，如精加工中的磨削及抛光，机器的磨合等。的磨削及抛光，机器的磨合等。 对磨损的研究开展较晚，对磨损的研究开展较晚，2020世纪世纪5050年代提出粘着理论后，年代提出粘着理论后，6060年代在相继研制出各种表面分析仪器的基础上，磨损研究才得以年代在相继研制出各种表面分析仪器的基础上，磨损研究才得以迅速开展。迅速开展。磨损二重性磨损二重性1 1、磨合阶段：、磨合阶段：表面轮廓峰的形状变化表面轮廓峰的形状变化表面材料被加工硬化表面材料被加工硬化3 3、剧烈磨损阶段

11、、剧烈磨损阶段: :即将报废阶段。即将报废阶段。经稳定磨损后，零件表经稳定磨损后，零件表面破坏，运动副间隙增大面破坏，运动副间隙增大动载振动动载振动润滑状态改变润滑状态改变温升温升磨损速度急剧上升磨损速度急剧上升直至零件失效直至零件失效 。2 2、稳定磨损阶段、稳定磨损阶段: :代表零件使用寿命的长短。代表零件使用寿命的长短。结论：结论：力求缩短磨合期，力求缩短磨合期，延长稳定磨损期，延长稳定磨损期，推迟剧烈磨损的到来。推迟剧烈磨损的到来。零件的磨损过程：零件的磨损过程：磨损分类：磨损分类：点蚀磨损点蚀磨损胶合磨损胶合磨损擦伤磨损擦伤磨损粘附磨损粘附磨损磨粒磨损磨粒磨损疲劳磨损疲劳磨损流体磨粒

12、磨损和冲蚀磨损流体磨粒磨损和冲蚀磨损机械化学磨损（腐蚀磨损）机械化学磨损（腐蚀磨损）微动磨损（微动损伤）微动磨损（微动损伤）磨损机理磨损机理磨损结果磨损结果v1 1、粘附磨损、粘附磨损也称胶合，当摩擦表面的轮也称胶合，当摩擦表面的轮廓峰在相互作用的各点处由于瞬时的温升和压廓峰在相互作用的各点处由于瞬时的温升和压力发生力发生“冷焊冷焊”后，在相对运动时，材料从一后，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。个表面迁移到另一个表面，便形成粘附磨损。v2 2、磨粒磨损、磨粒磨损也简称磨损。外部进入的硬质颗也简称磨损。外部进入的硬质颗粒或摩擦表面上的硬质突出物在较软材料的表面上粒或

13、摩擦表面上的硬质突出物在较软材料的表面上进行微切削进行微切削（犁刨出很多沟纹时被移去的材料）（犁刨出很多沟纹时被移去的材料）的的过程叫磨粒磨损过程叫磨粒磨损 。3 3、疲劳磨损、疲劳磨损也称点蚀，是由于摩擦表面材也称点蚀，是由于摩擦表面材料微体积在交变的摩擦力作用下，反复变形所料微体积在交变的摩擦力作用下，反复变形所产生的材料疲劳所引起的磨损。产生的材料疲劳所引起的磨损。v4 4、冲蚀磨损、冲蚀磨损流体中所夹带的硬质物质或颗粒，流体中所夹带的硬质物质或颗粒，在流体冲击力作用下而在摩擦表面引起的机械磨损在流体冲击力作用下而在摩擦表面引起的机械磨损。v5 5、腐蚀磨损、腐蚀磨损当摩擦表面材料在环境

14、的化学或电当摩擦表面材料在环境的化学或电化学作用下引起腐蚀，在摩擦副相对运动时所产生化学作用下引起腐蚀，在摩擦副相对运动时所产生的磨损即为腐蚀磨损的磨损即为腐蚀磨损。v6 6、微动磨损、微动磨损是指摩擦副在微幅运动时，由上述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副的相对运动为不足以使磨粒脱离摩擦副的相对运动。2-3 2-3 润滑剂、添加剂和润滑办法润滑剂、添加剂和润滑办法一、润滑剂一、润滑剂作用：作用：减小摩擦、磨损；散热降温；缓冲、吸振；密封减小摩擦、磨损；散热降温；缓冲、吸振；密封固体（如

15、石墨、二硫化钼、聚四氟乙稀）固体（如石墨、二硫化钼、聚四氟乙稀）分类分类液体（如油、水及液态金属）液体（如油、水及液态金属）气体（如空气或其他气态工作介质）气体（如空气或其他气态工作介质）半固体（如润滑脂）半固体（如润滑脂） 润滑脂润滑脂 润滑油润滑油常用常用润滑剂的作用是润滑、冷却、冲洗、密封、减振、卸荷、保护等。润滑剂的作用是润滑、冷却、冲洗、密封、减振、卸荷、保护等。1.1.润滑作用润滑作用 是改善摩擦状况、减少摩擦、防止磨损，同时还能减少动力消是改善摩擦状况、减少摩擦、防止磨损，同时还能减少动力消耗。耗。2.2.冷却作用冷却作用 在摩擦时产生的热量、大部分被润滑油带走，少部分热量经过在

16、摩擦时产生的热量、大部分被润滑油带走，少部分热量经过传导辐射直接散发出去。传导辐射直接散发出去。3.3.冲洗作用冲洗作用 磨损下来的碎屑可被润滑油带走，称为冲洗作用。冲洗作用的磨损下来的碎屑可被润滑油带走，称为冲洗作用。冲洗作用的好坏对磨损影响很大，在摩擦面间形成的润滑油很薄，金属碎屑停留在摩擦好坏对磨损影响很大，在摩擦面间形成的润滑油很薄，金属碎屑停留在摩擦面上会破坏油膜，形成干摩擦，造成磨粒磨损。面上会破坏油膜，形成干摩擦，造成磨粒磨损。4.4.密封作用密封作用 压缩机的缸壁与活塞之间的密封，就是借助于润滑油的密封作压缩机的缸壁与活塞之间的密封，就是借助于润滑油的密封作用。用。5.5.减振

17、作用减振作用 摩擦件在油膜上运动，好像浮在摩擦件在油膜上运动，好像浮在“油枕油枕”上一样，对设备的振上一样，对设备的振动起一定的缓冲作用。动起一定的缓冲作用。6.6.卸荷作用卸荷作用 由于摩擦面间有油膜存在，作用在摩擦面上的负荷就比较均匀由于摩擦面间有油膜存在，作用在摩擦面上的负荷就比较均匀地通过油膜分布在摩擦面上，油膜的这种作用叫卸荷作用。地通过油膜分布在摩擦面上，油膜的这种作用叫卸荷作用。7.7.保护作用保护作用 可以防腐和防尘，起保护作用。可以防腐和防尘，起保护作用。二、润滑剂的性能与选择二、润滑剂的性能与选择（一）（一）. .润滑油润滑油分分类类有机油（动植物油）有机油（动植物油）使用

18、较少，性能不稳定使用较少，性能不稳定矿物油（石油产品）矿物油（石油产品）来源广、成本低，适用范来源广、成本低，适用范 围广且稳定性好，故应用最为广泛围广且稳定性好，故应用最为广泛合成油（用化学手段合成）合成油（用化学手段合成）有特殊性能，针对有特殊性能，针对 特殊用途，但成本较高特殊用途，但成本较高动力粘度动力粘度（Pa.s）运动粘度运动粘度 （cm2/s）（润滑油牌号）（润滑油牌号）条件粘度条件粘度 E（Et）q1 1、粘度、粘度表征了润滑油抵抗变形的能力，标志着液体表征了润滑油抵抗变形的能力，标志着液体内部产生相对运动时中内摩擦阻力的大小。内部产生相对运动时中内摩擦阻力的大小。 粘度是最重

19、要的性能指标，也是选择润粘度是最重要的性能指标，也是选择润滑油的主要依据。滑油的主要依据。粘度分粘度分润滑油的性能评价指标润滑油的性能评价指标 此式称为牛顿粘性定律。式中，此式称为牛顿粘性定律。式中，u u为油层中任一点为油层中任一点的速度；的速度； 比例常数比例常数为流体的动力粘度（常简称为粘度）为流体的动力粘度（常简称为粘度）。 1 1）动力粘度）动力粘度uy 牛顿在牛顿在16871687年提出了粘性液的摩擦定律年提出了粘性液的摩擦定律（粘性定律），（粘性定律），即：在流体中任意点处的切应即：在流体中任意点处的切应力均与该处流体的速度梯度成正比。力均与该处流体的速度梯度成正比。牛顿液体牛顿

20、液体SISI（国际单位制）（国际单位制）: : Ns/m2Ns/m2或或PasPas。C.G.S.C.G.S.（绝对单位制）：（绝对单位制）：PoisePoise，简称，简称泊（泊（P P） 或泊的百分之一，即或泊的百分之一，即厘泊（厘泊（cPcP）。 1 P=0.1 Pas1 cP=0.001 Pas 在工程中，常常将在工程中，常常将流体的动力粘度流体的动力粘度 与其密度与其密度 的的比值作为流体的粘度，这一粘度称为运动粘度比值作为流体的粘度，这一粘度称为运动粘度，常，常用用 表示。运动粘度的表达式为：表示。运动粘度的表达式为：运动粘度单位：运动粘度单位：SISI制制m m2 2/s/s。

21、C.G.S.C.G.S.制：制：StokeStoke，简称，简称StSt（斯斯），），1 St=1cm1 St=1cm2 2/s=100 /s=100 cSt =10=10-4-4 m m2 2/s/s。 常用常用StSt的百分之一的百分之一cStcSt作为单位，称为作为单位，称为厘斯厘斯，因而因而1 cSt= 1 mm1 cSt= 1 mm2 2/s/s。2 2）、运动粘度）、运动粘度 润滑油的牌号就是该润滑油在润滑油的牌号就是该润滑油在4040 C C（或（或100100 C C）时运动粘）时运动粘度（以厘斯为单位）的平均值。例图度（以厘斯为单位）的平均值。例图2-7 L-AN152-7

22、L-AN15。3 3）、条件粘度）、条件粘度以以 为条件粘度单位。为条件粘度单位。运动粘度运动粘度(cSt)(cSt)和恩氏粘度之间可通过下式进行换算：和恩氏粘度之间可通过下式进行换算：t0EEE8.648.0-t当当1.35 3.2时时 当当 3.2时时EEEE4.07.6-tE16.2 7.41 Et当时 在一定条件下，利用某种规格的粘度计，通过在一定条件下，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计量的粘度。测定润滑油穿过规定孔道的时间来进行计量的粘度。影响润滑油粘度的主要因素影响润滑油粘度的主要因素 温度和压力对粘度影响较大：温度和压力对粘度影响较大：温度温度，粘度

23、，粘度（粘温指数）；（粘温指数）；压力（压力（20Mpa)20Mpa)，粘度，粘度q2 2、油性、油性 油性是指润滑油的极性分子与金属表面吸附形成边油性是指润滑油的极性分子与金属表面吸附形成边界油膜的吸附能力。在低速、重载的情况下，一般都是界油膜的吸附能力。在低速、重载的情况下，一般都是边界润滑，油性就有特别重要的意义。边界润滑，油性就有特别重要的意义。 q3 3、凝点、凝点 润滑油冷却到不能流动时的温度称润滑油冷却到不能流动时的温度称凝点凝点，在低温下，在低温下工作的机械应用凝点低的润滑油工作的机械应用凝点低的润滑油。q4 4、闪点和燃点、闪点和燃点 蒸发的油气，一遇火焰即能闪光时的最低温度

24、，称蒸发的油气，一遇火焰即能闪光时的最低温度，称为油的闪点。闪光时间长达为油的闪点。闪光时间长达5 5秒时的油温称为燃点。高温秒时的油温称为燃点。高温工作时应选闪点较高的润滑油。工作时应选闪点较高的润滑油。 q5 5、氧化稳定性、氧化稳定性 防止防止润滑油在润滑油在高温下氧化生成酸性物质从而影响润高温下氧化生成酸性物质从而影响润滑油性能并腐蚀金属的能力滑油性能并腐蚀金属的能力。 润滑脂是由润滑油和各种稠化剂润滑脂是由润滑油和各种稠化剂( (如钙、钠、如钙、钠、铝、锂等金属皂铝、锂等金属皂) )混合稠化而成的膏壮混合物。混合稠化而成的膏壮混合物。 润滑脂润滑脂密封简单密封简单，不需经常加添，不需

25、经常加添，不易流失不易流失，对载荷和速度的变化有较大的适应范围，受温度对载荷和速度的变化有较大的适应范围，受温度的影响不大的影响不大，但，但摩擦损耗较大，机械效率较低摩擦损耗较大，机械效率较低，。，。且且润滑脂易变质润滑脂易变质，不如润滑油稳定。，不如润滑油稳定。 总的来说，一般参数的机器，特别是低速或总的来说，一般参数的机器，特别是低速或带有冲击的机器，都可以使用润滑脂润滑。带有冲击的机器，都可以使用润滑脂润滑。2 2、润滑脂、润滑脂 A) A)钙基脂：抗水，适于轻中重载荷；钙基脂：抗水，适于轻中重载荷；B)B)钠基脂：高温，但不抗水；钠基脂：高温，但不抗水；C)C)锂基脂：多用途，最好；锂

26、基脂：多用途，最好；D)D)铝基脂：高度耐水性，航运机械铝基脂：高度耐水性，航运机械 E)E)其它特种润滑脂（特种合成油、添加剂、其它特种润滑脂（特种合成油、添加剂、 稠化剂等）稠化剂等）润润滑滑脂脂分分类类 润滑脂的主要性能指标润滑脂的主要性能指标1 1）针）针( (锥锥) )入度入度软硬程度软硬程度h h（以（以0.1mm0.1mm计计) )标志着润滑脂内阻力的标志着润滑脂内阻力的大小和流动性的强弱。大小和流动性的强弱。锥入度越小，表明润滑锥入度越小，表明润滑脂越稠，润滑脂的牌号脂越稠，润滑脂的牌号就是该润滑脂锥入度的就是该润滑脂锥入度的等级，牌号越小，针入等级，牌号越小，针入度等级越高。

27、度等级越高。 标准锥体，标准锥体，1.5N1.5N，25 25 ，5s5sh2 2）滴点）滴点 是指润滑脂受热后从标准测量杯的孔口滴下第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。一滴油时的温度。 半固体半固体流体的温度转折点，表示耐热性。流体的温度转折点，表示耐热性。 反映润滑脂的耐高温性能，润滑脂的工作温度反映润滑脂的耐高温性能，润滑脂的工作温度应低于滴点应低于滴点20302030。二、添加剂二、添加剂提高油性、极压性提高油性、极压性延长使用寿命延长使用寿命改善物理性能改善物理性能添加剂的作用添加剂的作用油性添加剂油性添加剂极压添加剂极压添加剂分散净化剂分散净化剂消泡添加剂消泡

28、添加剂抗氧化添加剂抗氧化添加剂降凝剂降凝剂增粘剂增粘剂添加剂的种类添加剂的种类添加剂添加剂为了提高油的品质和性能，常在润滑油或润滑脂中加为了提高油的品质和性能，常在润滑油或润滑脂中加入一些分量虽小但对润滑剂性能改善其巨大作用的物质。入一些分量虽小但对润滑剂性能改善其巨大作用的物质。三、润滑方法三、润滑方法油润滑油润滑脂润滑脂润滑 油润滑在工程中的应用最普遍，脂润滑常用油润滑在工程中的应用最普遍，脂润滑常用于运转速度较低的场合，将润滑脂涂抹于需润滑于运转速度较低的场合，将润滑脂涂抹于需润滑的零件上。润滑脂还可以用于简单的密封。的零件上。润滑脂还可以用于简单的密封。 润滑油和润滑脂的供应方法润滑油

29、和润滑脂的供应方法在设计中很重在设计中很重要，尤其是油润滑时的供应方法与零件在工作要，尤其是油润滑时的供应方法与零件在工作时所处润滑状态有着密切的关系时所处润滑状态有着密切的关系供供油油方方法法间歇式间歇式连续式连续式压配式油杯，压配式油杯，旋套式油杯旋套式油杯油壶或油油壶或油枪注油枪注油适用于小适用于小型、低速型、低速或间歇运或间歇运动的装置动的装置滴油润滑滴油润滑油环润滑油环润滑飞溅润滑飞溅润滑压力循环润滑压力循环润滑针阀油杯油芯油杯1 1、间歇润滑装置、间歇润滑装置v油壶、油枪，还有油壶、油枪，还有a(a(压配式油杯）、压配式油杯）、b b（旋套式注油杯）用（旋套式注油杯）用于人工定时加

30、油；于人工定时加油；常用润滑装置常用润滑装置2 2、连续供油润滑装置、连续供油润滑装置 根据所需供油量的大小可采用滴油润滑、油环润滑、根据所需供油量的大小可采用滴油润滑、油环润滑、浸油润滑或喷油润滑。浸油润滑或喷油润滑。 1 1）滴油润滑）滴油润滑2 2）油环润滑）油环润滑 在轴颈上套一油环，油环下部浸入油在轴颈上套一油环，油环下部浸入油池中，当轴颈旋转时，靠摩擦力带动油环旋转，把油引入轴池中，当轴颈旋转时，靠摩擦力带动油环旋转，把油引入轴承。油环浸在油池内的深度约为其直径的四分之一时，给油承。油环浸在油池内的深度约为其直径的四分之一时，给油量已足以维持液体润滑状态的需要。它常用于大型电机的滑

31、量已足以维持液体润滑状态的需要。它常用于大型电机的滑动轴承中。动轴承中。3 3）飞溅润滑）飞溅润滑4 4）压力循环润滑）压力循环润滑是最完善的给油方法，用油泵循环给油，给油充足，是最完善的给油方法，用油泵循环给油，给油充足，在油的循环系统中常配置过滤器、冷却器。还可设置油压在油的循环系统中常配置过滤器、冷却器。还可设置油压控制开关，当管路内油压下降时可报警、启动辅助油泵或控制开关，当管路内油压下降时可报警、启动辅助油泵或指令主机停车。给油方法安全可靠，但设备费用较高，常指令主机停车。给油方法安全可靠，但设备费用较高，常用于高速、重载或精密的重要机器中。用于高速、重载或精密的重要机器中。 脂润滑

32、只能间歇供应润滑脂。脂润滑只能间歇供应润滑脂。 图示是常用的旋盖式油杯，油杯中填满润滑脂，定图示是常用的旋盖式油杯，油杯中填满润滑脂，定期旋转杯盖，使容积减小而将润滑脂注入轴承内。期旋转杯盖，使容积减小而将润滑脂注入轴承内。 润滑脂是工业上常用的润滑材料之一，润滑脂是一种具有塑性的润滑剂，它由润滑液体、稠化剂和添加剂三部分组成。润滑脂的润滑性质取决于润滑液体的性质。稠化剂在润滑脂中形成如海绵状或蜂窝状的结构骨架，使其成为膏状物质。添加剂是指为改善润滑脂某方面的使用性能而添加的少量物质(如抗氧化剂、抗腐蚀剂等)。 润滑脂的品种牌号繁多，其分类方法也多种多样。但使用最多的是按稠化剂的类别来分，如皂

33、基润滑脂、烃基润滑脂、无机润滑脂、有机润滑脂。目前使用最广泛、最普遍是皂基润滑脂中的钙基润滑脂和锂基润滑脂。 润滑脂在日常生活中也有着广泛的用途，如自行车、手推车、畜力车、房门合页等转动轴承的润滑，打气筒皮碗的密封、金属管路接头的防漏（低压环境）及刨锯表面的防锈等。由于润滑脂一次注入后可以维持相当长时间起作用，无需经常加注，故使其更具经济性和实用性。2-4 2-4 流体润滑原理简介流体润滑原理简介一、流体动力润滑一、流体动力润滑流体润滑1 流体动力润滑流体动力润滑指两个作相对运动物体的摩擦表面，指两个作相对运动物体的摩擦表面，借助借助于相对速度而产生的粘性流体膜于相对速度而产生的粘性流体膜将两

34、摩擦表面完全隔开，将两摩擦表面完全隔开，由流体膜产生的压力来平衡外载荷。由流体膜产生的压力来平衡外载荷。优点：优点：摩擦力小，磨损小，缓和振动与冲击摩擦力小，磨损小，缓和振动与冲击流体润滑：分为流体润滑：分为流体动力润滑和流体静力流体动力润滑和流体静力润滑两类。润滑两类。u1 1）如图所示，两平行板间充满润滑油，板）如图所示，两平行板间充满润滑油，板B B静止不动，静止不动，板板A A以速度以速度v v向左运动。当板上无载荷时两平行板之间液向左运动。当板上无载荷时两平行板之间液体各流层的速度呈三角形分布，板体各流层的速度呈三角形分布，板A A、B B之间带进的油量之间带进的油量等于带出的油量，

35、因此两板间油量保持不变，亦即板等于带出的油量，因此两板间油量保持不变，亦即板A A不不会下沉。会下沉。( (一一) )、流体动压油膜的形成机理、流体动压油膜的形成机理剪切流剪切流u2 2）但若板）但若板A A上承受载荷上承受载荷F F时，油向两侧挤出时，油向两侧挤出( (图图b)b)，于是板，于是板A A逐渐下沉，直到与板逐渐下沉，直到与板B B接触。接触。u这就说明两平行板之间是不可能形成压力油膜的！这就说明两平行板之间是不可能形成压力油膜的！动画动画u3 3）如果板）如果板A A与板与板B B不平行，板间的间隙沿运动方向不平行，板间的间隙沿运动方向由大到小呈收敛的楔形，并且板由大到小呈收敛

36、的楔形，并且板A A上承受载荷上承受载荷F F，如图所示。，如图所示。 当板当板A A运动时，两端运动时，两端的速度若仍按照三角的速度若仍按照三角形分布，则必然进油形分布，则必然进油多而出油少。由于液多而出油少。由于液体实际上是不可压缩体实际上是不可压缩的，必将在间隙内的，必将在间隙内“拥挤拥挤”而形成压力，而形成压力，迫使进口端的速度曲迫使进口端的速度曲线向内凹，出口端的线向内凹，出口端的速度曲线向外凸，不速度曲线向外凸，不会再是三角形分布。会再是三角形分布。v进口端间隙进口端间隙h h1 1大而速度大而速度曲线内凹，出口端曲线内凹，出口端h h2 2小小而速度曲线外凸，于是而速度曲线外凸，

37、于是有可能使带进油量等于有可能使带进油量等于带出油量。同时，间隙带出油量。同时，间隙内形成的液体压力将与内形成的液体压力将与外载荷外载荷F F平衡。这就说明平衡。这就说明在间隙内形成了压力油在间隙内形成了压力油膜。膜。v这种这种借助相对运动而在借助相对运动而在平板间隙中形成的压力平板间隙中形成的压力油膜称为动压油膜油膜称为动压油膜。剪切流剪切流+ +压力流压力流动画动画v vp p间隙内的润滑间隙内的润滑油形成了拥挤油形成了拥挤进油口进油口出油口出油口vF两摩擦表面平行，两摩擦表面平行，不会产生压力油膜不会产生压力油膜两摩擦表面成两摩擦表面成楔形间隙楔形间隙，产生了压力油膜产生了压力油膜( (

38、二二) )、形成动压油膜的必要条件、形成动压油膜的必要条件两工作表面必须形成收敛的两工作表面必须形成收敛的楔形间隙楔形间隙 相对滑动速度方向必须使相对滑动速度方向必须使润滑油从大口进小口出润滑油从大口进小口出两工作表面必须具有一定的两工作表面必须具有一定的相对滑动速度相对滑动速度 间隙中必须连续充满具有一定间隙中必须连续充满具有一定粘度的润滑油粘度的润滑油动画动画 以上两方面均不忽视，而且相互影响、互为因果。以上两方面均不忽视，而且相互影响、互为因果。 这时的计算必须把在油膜压力下，摩擦表面的变形的弹这时的计算必须把在油膜压力下，摩擦表面的变形的弹性方程、表述润滑剂粘度与压力间关系的粘压方程与

39、流体动性方程、表述润滑剂粘度与压力间关系的粘压方程与流体动力润滑的主要方程结合起来，以求解油膜压力分布、润滑膜力润滑的主要方程结合起来，以求解油膜压力分布、润滑膜厚度分布等问题。厚度分布等问题。 流体润滑流体润滑原理简介流体润滑原理简介二、弹性流体动力润滑二、弹性流体动力润滑 弹性流体动力润滑理论是研究在点、线接触条件下，弹性流体动力润滑理论是研究在点、线接触条件下，两弹性物体间的流体动力润滑膜的力学性质。两弹性物体间的流体动力润滑膜的力学性质。 接触体的局部弹性变形接触体的局部弹性变形受润零件间的油膜厚度受润零件间的油膜厚度流体静力润滑是指流体静力润滑是指借助外部供入的压力油形成的流体膜借助

40、外部供入的压力油形成的流体膜来承受外载荷来承受外载荷的润滑方式。的润滑方式。三、流体静力润滑三、流体静力润滑 采用流体静力润滑可在采用流体静力润滑可在两个静止且平行两个静止且平行的摩擦表面间的摩擦表面间形成流体膜，其承载能力不依赖于流体粘度，故形成流体膜，其承载能力不依赖于流体粘度，故能用粘度能用粘度极低的润滑剂极低的润滑剂，且既可使摩擦副有较高的承载能力，又可，且既可使摩擦副有较高的承载能力，又可使摩擦力矩降低。使摩擦力矩降低。动画动画4.6 4.6 密封装置密封装置密封是为了阻止润滑油从轴承中流失，也是为了防止外界灰尘、水分等侵入轴承。根据密封元件间有无相对运动通常把密封分为静密封和动密封

41、两大类。密封结合面间没有相对运动的密封称为静密封，密封元件间彼此有相对运动的密封称为动密封。 各种型式的密封，都有其特点和使用范围，设计密封时应先进行分析比较。密封可分为静密封和动密封两大类。 静密封主要有垫密封、密封胶密封和直接接触密封三大类。根据工作压力，静密封又可分为中低压静密封和高压静密封。中低压静密封常用材质较软宽度较宽的垫密封，高压静密封则用材质较硬接触宽度很窄的金属垫片。 动密封可以分为旋转密封和往复密封两种基本类型。按密封件与其作相对运动的零部件是否接触，可分为接触式密封和非接触式密封；按密封件和接触位置又可分为圆周密封和端面密封，端面密封又称为机械密封。动密封中的离心密封和螺

42、旋密封，是借助机器运转时给介质以动力得到密封，故有时称为动力密封。根据密封结构的类型、密封机理、密封件形状和材料等，密封可按表1分类。表1 密封的分类 1.油封 油封，即润滑油的密封。它常用于各种机械的轴承处，特别是滚动轴承的区别部位。其功能在于把油腔和外界隔离，对内封油，对外封尘。 油封与其他密封比较有下列优点： (1)油封重量轻，耗材少。(2)油封的安装位置小，轴向尺寸小，容易加工。(3)密封性能好，使用寿命较长，对机器的振动和主轴的偏心都有一定的适应性。(4)拆卸容易，检修方便。(5)价格便宜。 2.防尘密封 油封可作防尘密封的件使用。但是在粉尘严重或是为了保护其他密封件时，常常使用专门

43、的防尘密封。 防尘密封的材料，油压机械多用橡胶，气压机械多用毛毡，飞机和寒带工作的油缸为了对付活塞杆外部结冰而用金属，化工部门为防止活塞杆上的粘着物也用金属。 防尘密封对保护关键性的液压设备是十分重要的。渗入尘土，不仅磨损密封件，而且会大大的磨损导向套和活塞杆。此外，杂质进入液压介质中，也会影响操作阀和泵的功能，在最坏的情况下，也可能损坏这些装置。防尘圈能除掉活塞杆表面上的尘土和杂物，但损坏活塞杆上的油膜，这对密封件的润滑也有一定作用。 静密封静密封 直接接触密封：直接接触密封： 垫片、垫圈密封垫片、垫圈密封 自紧式密封自紧式密封 接触式旋转轴密封接触式旋转轴密封 在装配状态下使密封件与密封面

44、之间产生一个初始接触压力，使密在装配状态下使密封件与密封面之间产生一个初始接触压力，使密封件材料的表面产生适量的变形，与密封面相互接触，堵塞流体通道，封件材料的表面产生适量的变形，与密封面相互接触，堵塞流体通道，阻止液体的进出。阻止液体的进出。 为了减小密封件与密封面之间的摩擦，必须使二者之间保持一层适为了减小密封件与密封面之间的摩擦，必须使二者之间保持一层适当厚度的油膜，以避免产生干摩擦。因此，一切接触式动密封均要在当厚度的油膜，以避免产生干摩擦。因此，一切接触式动密封均要在一定的润滑方式下工作。一定的润滑方式下工作。毡圈密封毡圈密封 在端盖或壳体上开出梯形槽，将矩形截面的毡圈放置在槽中与旋

45、转轴在端盖或壳体上开出梯形槽，将矩形截面的毡圈放置在槽中与旋转轴密合接触，用于低速、脂润滑的场合。密合接触，用于低速、脂润滑的场合。油封密封油封密封 油封是依靠有弹性的唇部进行密封的标准密封件。油封密封，因结油封是依靠有弹性的唇部进行密封的标准密封件。油封密封，因结构简单、价格便宜、检修方便，是目前应用最广泛的一种接触式旋转构简单、价格便宜、检修方便，是目前应用最广泛的一种接触式旋转轴的密封方式轴的密封方式 机械密封机械密封 机械密封是由一对或数对动环与静环组成的平面摩擦副构成的密封机械密封是由一对或数对动环与静环组成的平面摩擦副构成的密封装置装置机械密封通常由以下四个部分组成：机械密封通常由

46、以下四个部分组成：1 1）由动、静环组成的摩擦副；）由动、静环组成的摩擦副；2 2）由弹性元件为主要零件的补偿缓冲件；）由弹性元件为主要零件的补偿缓冲件；3 3）辅助密封圈；）辅助密封圈；4 4）带）带动动环和轴一起回转的构件动动环和轴一起回转的构件。1一弹簧座；一弹簧座；2一弹簧；一弹簧；3一旋转环一旋转环(动环动环)；4一压盖；一压盖；5一静环密封圈；一静环密封圈；6一防转销；一防转销；7一静止环一静止环(静环静环)；8一动环密封圈；一动环密封圈；9一轴一轴(或轴套或轴套)；10-紧定螺钉紧定螺钉非接触式旋转轴密封非接触式旋转轴密封 在非接触密封中不存在密封与运动部件之间的摩擦，因此也就没

47、有在非接触密封中不存在密封与运动部件之间的摩擦，因此也就没有磨损。这样的密封具有设计结构简单、耐用、运行可靠的显著特点，磨损。这样的密封具有设计结构简单、耐用、运行可靠的显著特点，而且几乎可以不维修保养。而且几乎可以不维修保养。 迷宫密封迷宫密封 螺旋密封螺旋密封 螺旋密封是利用螺旋密封是利用旋转轴表面上的螺纹，当轴旋转时，螺纹旋转轴表面上的螺纹，当轴旋转时，螺纹起类似螺杆泵的作用，压送流体流回箱体内，以阻止流起类似螺杆泵的作用，压送流体流回箱体内，以阻止流体泄漏。体泄漏。磁流体密封简介磁流体密封简介 磁流体密封是一种非接触密封，具有零泄漏、小摩擦、低功耗、无磁流体密封是一种非接触密封，具有零

48、泄漏、小摩擦、低功耗、无磨损、无老化，结构简单，寿命长等特点，在气体和真空密封、航磨损、无老化，结构简单，寿命长等特点，在气体和真空密封、航天装备、计算机硬盘轴承中得到广泛应用天装备、计算机硬盘轴承中得到广泛应用 设备润滑管理是设备工程的重要内容之一。设备润滑是防止和延缓零件磨损和其他形式失效的重要手段之一。加强设备的润滑管理工作，并把它建立在科学管理的基础上，对保证企业的均衡生产、保持设备完好并充分发挥设备效能、减少设备事故和故障、提高企业经济效益和社会经济效益都有着极其重要的意义。 搞好设备的润滑工作是企业设备管理中不可忽视的环节。润滑在机械传动中和设备保养中均起着重要作用，润滑能影响到设备性能、精度和寿命。对企业的在用设备，按技术规范的要求，正确选用各类润滑材料，并按规定的润滑时间、部位、数量进行润滑，以降低摩擦、减少磨损，从而保证设备的正常运行、延长设备寿命、降低能耗、防治污染，达到提高经济效益的目的。1漏油及其分级对单台设备而言，设备无漏油的标准应达到