第2章摩擦磨损润滑概述

1、机械设计基础 余欢乐机械设计基础 余欢乐2.1 摩擦与磨损2.2 润滑2.3 密封装置机械设计基础 余欢乐2.1 摩擦与磨损摩擦与磨损 摩擦是机器运转过程中不可避免的物理现象。世界摩擦是机器运转过程中不可避免的物理现象。世界上上1/31/21/31/2的能源消耗在摩擦上，各种机械零件因磨损失的能源消耗在摩擦上，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。磨损是摩擦的结果，效的也占全部失效零件的一半以上。磨损是摩擦的结果，润滑则是减少摩擦和磨损的有力措施。润滑则是减少摩擦和磨损的有力措施。2.1.1 2.1.1 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，称为两物

2、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，摩擦制摩擦。有些情况下却要利用摩擦工作，如带传动，摩擦制动器等。动器等。机械设计基础 余欢乐2.1 摩擦与磨损摩擦与磨损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. 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润滑状态将摩擦状态分为四种：根据摩擦副表面间的润滑状态将摩擦状态分为四种：机械设计基础 余欢乐2.1 摩擦与磨损摩擦与磨损2.1.2 磨损及其过程磨损及其过程 运动副之间的摩

3、擦将导致零件表面材料的逐渐损失，这种运动副之间的摩擦将导致零件表面材料的逐渐损失，这种现象称为磨损。单位时间内材料的磨损量称为磨损率。工程现象称为磨损。单位时间内材料的磨损量称为磨损率。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、抛光、跑合等。磨、抛光、跑合等。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.混合摩擦混合摩擦处于摩擦、液体摩擦与边界摩擦的混合状态。处于摩擦、液体摩擦与边界摩擦的混合状态。机械设计基础 余欢乐2.1 摩擦与磨损摩擦与磨损磨损过程大致可分为以下三个阶段

4、：磨损过程大致可分为以下三个阶段：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此阶段的特征是磨损速度及磨损率都急剧增大。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。机械设计基础 余欢乐2.1 摩擦与磨损摩擦与磨损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擦表面的硬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擦作用，从而引起表层材质颗粒，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

5、为磨粒磨损。料脱落的现象，称为磨粒磨损。 减轻磨粒磨损：满足润滑条件，合理地选择摩擦副的材减轻磨粒磨损：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装置等。料、降低表面粗糙度值以及加装防护密封装置等。2.1.3 磨损分类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：机械设计基础 余欢乐2.粘着磨损粘着作用引起的磨损，称为粘着磨损。 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。 涂抹、擦伤、撕脱又称为胶合，往往发生于高速、重载的场合。 合理地选择配对材料，采用表面处理，限制摩擦表面的温

6、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。2.1 摩擦与磨损机械设计基础 余欢乐2.1 摩擦与磨损摩擦与磨损3. .疲劳磨损（点蚀）疲劳磨损（点蚀） 两摩擦表面为点或线接触时，由于局部的弹性变形形成两摩擦表面为点或线接触时，由于局部的弹性变形形成了小的接触区。这些小的接触区形成的摩擦副如果受变化了小的接触区。这些小的接触区形成的摩擦副如果受变化接触应力的作用，则在其反复作用下，表层将产生裂纹。接触应力的作用，则在其反复作用下，表层将产生裂纹。 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

7、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。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反在摩擦过程中，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。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出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。现的。机械设计基础 余欢乐2.2 润滑润滑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。延长机械的使用寿

8、命。冷却、防尘以及吸振等作用。冷却、防尘以及吸振等作用。机械设计基础 余欢乐2.2.12.2.1润滑剂的性能与选择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，其中应用主要有矿物油、合成油、动植物油等，其中应用最广泛的为矿物油。最广泛的为矿物油。 粘度的大小表示了液体流动时其内摩擦阻力的大小，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，内摩擦阻力就愈大，液体的流动性就愈差。粘度愈大，内摩擦阻力就愈大，液体的流动性就愈差。2.2 2.2 润滑润滑机械设计基础 余欢乐2.2 润滑润滑 粘度可用动力粘度、运动粘度、条件粘度（恩氏粘度）粘度可用动力粘度、运动粘度

9、、条件粘度（恩氏粘度）等表示。我国的石油产品常用运动粘度来标定。等表示。我国的石油产品常用运动粘度来标定。（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PasPas；为密度，单位为。；为密度，单位为。sm2 为运动粘度，单位为为运动粘度，单位为 。1 的 液体，其上下表面发生相对速度为1m/s的相对运动所需切向力为1N。 3m相同温度下机械设计基础 余欢乐2.2 润滑润滑 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100 C）时）时运动粘度（以运动粘度（以 为单位）的平均值。为单位）的平均值。s

10、mm2E8.64-E0 . 8（3）条件粘度：在规定温度下从恩氏粘度计流出条件粘度：在规定温度下从恩氏粘度计流出200ml200ml样品与蒸馏水所需时间比。样品与蒸馏水所需时间比。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1.35 E3.2时时 E4.0-E6 . 7当当 E3.2时时t0E机械设计基础 余欢乐2.2 润滑润滑 粘度随温度的升高而降低。粘度随压强的升高而加粘度随温度的升高而降低。粘度随压强的升高而加大，但当压强小于大，但当压强小于20MPa时，其影响甚小，可不予考虑。

11、时，其影响甚小，可不予考虑。温度粘度润滑效果机械设计基础 余欢乐2.2 润滑润滑机械设计基础 余欢乐2.2 润滑续表机械设计基础 余欢乐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、钠、锂等金如钙、钠、锂等金属皂基）而形成的脂状润滑剂，又称为黄油或干油。属皂基）而形成的脂状润滑剂，又称为黄油或干油。 润滑脂的流动性小，不易流失，所以密封简单，不需润滑脂的流动性小，不易流失，所以密封简单，不需经常补充。润滑脂对载荷和速度变化不是很敏感，有较大经常补充。润滑脂对载荷和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，故不的适应范围，但因

12、其摩擦损耗较大，机械效率较低，故不宜用于高速传动的场合。宜用于高速传动的场合。2.2 润滑润滑机械设计基础 余欢乐 (1)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。选择润滑脂时应使其最高工作温度低一滴油时的温度。选择润滑脂时应使其最高工作温度低于滴点于滴点15152020。(2)锥入度锥入度 即润滑脂的稠度。即润滑脂的稠度。目前使用最多的是钙基润滑脂，其耐水性强，但耐热性差；目前使用最多的是钙基润滑脂，其耐水性强，但耐热性差；纳基润滑脂的耐热性好，但耐水性差；锂基润滑脂的耐水纳基润滑脂的耐热性好，但耐水性差；锂基润滑脂的耐水和耐

13、热性均良好。和耐热性均良好。2.2 润滑润滑 用固体粉末代替润滑油膜的润滑，称为固体润滑。 最常见的固体润滑剂有石墨、二硫化钼、二硫化钨、聚四氟乙烯等。 固体润滑剂耐高温、高压，因此适用于速度低、载荷特重或温度很高、很低的特殊条件下及不允许有油、脂污染的场合。3.固体润滑剂机械设计基础 余欢乐 润滑剂选用的基本原则是：在低速、重载、高温、间隙润滑剂选用的基本原则是：在低速、重载、高温、间隙大的情况下，应选用粘度较大的润滑油；而在高速、轻载、大的情况下，应选用粘度较大的润滑油；而在高速、轻载、低温、间隙小的情况下应选粘度较小的润滑油。润滑脂主低温、间隙小的情况下应选粘度较小的润滑油。润滑脂主要用

14、于速度低、载荷大、不需经常加油、使用要求不高或要用于速度低、载荷大、不需经常加油、使用要求不高或灰尘较多的场合。气体、固体润滑剂主要用于高温、高压、灰尘较多的场合。气体、固体润滑剂主要用于高温、高压、防止污染等一般润滑剂不能适用的场合。防止污染等一般润滑剂不能适用的场合。2.2 润滑润滑5.润滑剂的选用润滑剂的选用机械设计基础 余欢乐2.2.2 润滑方法和润滑装置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。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

15、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。2.2 润滑润滑机械设计基础 余欢乐润滑方法 浸油与飞溅润滑喷油润滑机械设计基础 余欢乐1.油润滑装置 1）.手工给油装置 由操作工使用油壶或油枪向润滑点的油孔，油嘴及油杯加油称为手工给油润滑，主要用于低速、轻载和间歇工作的滑动面、开式齿轮、链条以及其他单个摩擦副。加油量依靠工人感觉与经验加以控制。 ）.滴油润滑 滴油润滑主要使用油杯向润滑点供油。常用的油杯有：针阀式注油杯、压力作用滴油油杯等。油杯多用铝或铝合金等轻金属制成骨架，杯壁的检查孔多用透明的塑料或玻璃制造，以便观察其内部油位。 机械设计基础 余欢乐）

16、.油绳和油垫润滑 油绳和油垫润滑方法是将油绳、毡垫等浸在润滑油中，应用虹吸管和毛细管作用吸油。所使用油的粘度应低些。油绳和油垫等具有一定过滤作用，可保持油的清洁。 油垫润滑一般应用于加油有困难或不易接近的轴承，但所润滑的表面的速度不宜过高。油垫从专用的储油槽中吸进润滑油经供给与它相接触的轴颈。油垫主要应用粗毛毡制造，使用时应定期清洗并加以烘干，然后重新装配使用。机械设计基础 余欢乐）.油环或油链润滑 油环或油链润滑只能用于水平安装的轴，在轴上挂一油环，环的下部浸在油池内，利用轴转动时的摩擦力，把油环带着旋转，将润滑油带到轴颈上，再在轴颈的表面流散到各润滑点。需要注意转轴应无冲击振动，转速不易过

17、高。机械设计基础 余欢乐）.油浴和飞溅润滑 油浴和飞溅润滑主要用于闭式齿轮箱、链条和内燃机等。一般利用高速（不高于）旋转的机件从专门设计的油池中将油带到附近的润滑点。有时在轴上设置带油的轮子把油带到轴颈上。飞溅润滑所用油池应装设油标，油池的油位深度应保持最低具轮被淹没个齿高。为了便于散热，最好在密闭的齿轮箱上设置通风孔以加强箱内外空气的对流。6）.喷油润滑 喷油润滑是指将润滑油用喷射阀向润滑点喷射的润滑方式。应用在回转体的圆周速度超过12M/S时7）.油雾润滑装置利用压缩空气将油雾化，在用喷嘴喷射到所润滑的表面。用于高速的滚动轴承及密封的齿轮和链条等。机械设计基础 余欢乐2.润滑脂装置1）手工

18、润滑装置主要利用脂枪把脂从注油孔注入或用手手工填入润滑部位。2）滴下润滑装置将脂装脂杯里向润滑部位滴下润滑脂进行润滑。3）集中润滑装置有脂泵将脂罐里的脂输送到各管道，再定时定量的分送到各润滑点上。机械设计基础 余欢乐2.3 2.3 密封装置密封装置机械设计基础 余欢乐2.3 2.3 密封装置密封装置一、回转运动密封装置1.密封圈密封装置1）O形：用于转速不高的旋转运动机械设计基础 余欢乐2.3 2.3 密封装置密封装置2）J形、U形：使用时开口面向密封介质，可单独使用，成对使用效果更好。3）毡圈：断面一般为矩形，使用时在端盖上开梯形槽。其密封效果较差，主要起防尘的作用，一般用于低速脂润滑处。机械设计基础 余欢乐2.3 2.3 密封装置密