高教版中职职高教版机械基础第2版教模块九 润滑与密封

模块九

【润滑与密封】机械基础1

模块九润滑与密封

现代机械正在向超大型化、高速运行、高度自动化、高生产效率、高精度保持性、长寿命等方向发展。让机械处于良好的润滑与密封状态，控制摩擦、降低磨损、防止腐蚀，减少机械运转中消耗的能量，减少因机械磨损和泄漏导致的污染与故障，延长机械的运转周期和使用寿命；树立环境保护意识，减轻机械振动和噪声以及“三废”对环境的影响和危害，采取必要的安全防护措施，防止机械伤害发生，应该成为我们的共识和自觉行动。

2模块九润滑与密封思维导图3§9.1摩擦与磨损

摩擦是两互相接触物体有相对运动或相对运动趋势时，在接触处产生阻力的现象。

磨损是摩擦体接触表面的材料在相对运动中由于机械作用，或伴有化学作用而产生的不断损耗的现象。

一、机械中的摩擦

机械中常见的摩擦分为内摩擦和外摩擦。外摩擦按照摩擦副的表面润滑状态可分为干摩擦、边界摩擦、液体摩擦和混合摩擦。

4§9.1摩擦与磨损1.干摩擦

摩擦面不加润滑剂时的摩擦称为干摩擦。如人在地面上行走，鞋底与地面之间形成的干摩擦。除利用摩擦力工作的场合之外，应尽量避免干摩擦。2.边界摩擦在摩擦副间施加润滑剂后，使摩擦副的表面吸附一层极薄的润滑剂膜，这种摩擦状态叫边界摩擦，边界摩擦的摩擦因数比干摩擦略有改善。

5§9.1摩擦与磨损

3.液体摩擦

在摩擦副间施加润滑剂后，摩擦副的表面被一层具有一定压力和厚度的润滑膜完全隔开时的摩擦叫液体摩擦。如轮船在水中行走，水把船底和河床隔离开。在机械传动中，两零件表面之间处于液体摩擦状态是最理想的状态，但是很难达到这种状态。

4.混合摩擦机械运动的接触表面，大多数处于以上三种摩擦状态的混合，称之为混合摩擦。混合摩擦比前干摩擦、边界摩擦状态好，但比液体摩擦状态差些。6§9.1摩擦与磨损

二、机械中的磨损

磨损一般来源于摩擦,但在具体工作条件下影响磨损的因素很多。磨损随着载荷和工作时间的增加而增加。1.磨损的类型

①粘着磨损两相对运动的表面，由于黏着作用，使材料由一表面转移到另一表面所引起的磨损。可表现为轻微磨损、涂抹，划伤等。

②磨粒磨损摩擦表面有硬凸起或渗入硬颗粒将表面划伤的磨损。如挖掘机铲齿的磨损。为了防止出现磨粒磨损，机器尽可能选择闭式传动，且定期更换润滑油。7§9.1摩擦与磨损

③表面疲劳磨损

摩擦表面材料的微观体积受循环应力作用，产生重复变形导致表面疲劳裂纹形成，并分离出微片或颗粒的磨损。破坏特点是在摩擦表面出现“麻坑”，又称之为“点蚀”。润滑良好的齿轮传动和滚动轴承都可能产生点蚀。

④腐蚀磨损

在摩擦过程中，金属与周围介质发生化学或电化学反应而引起的磨损。如化工行业制酸、碱设备的零件损坏是由于酸碱腐蚀反应而造成的。所以一般化工企业采用不锈钢材料作为机器的零件。8§9.1摩擦与磨损

2.磨损过程除液体摩擦外，其他摩擦都不可避免地会伴随着磨损。机械零件典型的磨损过程分为三个阶段：

磨合磨损阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段。9§9.1摩擦与磨损

（1）磨合阶段经过机械加工后的表面，无论其表面粗糙度值如何小，也达不到磨合后的标准，所以相对运动的表面必然要经过正常的磨合阶段。

磨合是一种有益磨损。（2）稳定磨损阶段经磨合后的摩擦副表面粗糙度值减小，磨损率趋于稳定和缓和，经历的时间也较长，标志着零件的使用寿命。（3）剧烈磨损阶段当机器的运动表面磨损超过设计的数值后，间隙过大，使运动表面产生过大的冲击振动，机器进入剧烈磨损阶段。处于剧烈磨损阶段的机器需要进行及时检修。

10§9.2机械的润滑

一、润滑状态

1.流体润滑“面接触”的两摩擦表面被一层足够厚度和压力的连续油膜完全隔开的润滑状态叫流体润滑。分为流体静力润滑和流体动力润滑。

2.弹性流体动力润滑对于“点接触”或“线接触”的摩擦副，当油膜厚度为，能够将点、线接触的高应力摩擦副的表面完全隔开，形成弹性流体动力润滑。

3.边界润滑两个接触体的表面并未处处被润滑油膜隔开，存在着明显的微凸体接触的润滑状态。油膜厚度。

4.混合润滑混合润滑介于边界润滑和弹性流体动力润滑之间的状态,润滑油膜厚度小于10-6m而大于10-8m。11§9.2机械的润滑

二、润滑剂

1.润滑剂的分类及选用用于润滑、冷却和密封机械摩擦部分的物质称为润滑剂。润滑剂常根据来源分矿物性润滑剂（如机械油）、植物性润滑剂（如蓖麻油）和动物性润滑剂（如牛脂）。此外，还有合成润滑剂，如硅油、油酸、聚酯及羧酸等。工业润滑剂的主要作用是降低摩擦表面的摩擦损伤。在一般机械中，通常采用润滑油或润滑脂来润滑。1213§9.2机械的润滑

2.工业润滑油（常用润滑油的性能和用途见表9-1）

(1)润滑油的主要性能指标①运动粘度40℃的标准。②粘度指数温度变化对粘度的影响。③油性吸附能力。④极压性能耐压能力。⑤闪点发生闪火的最低温度。

⑥凝点冷却凝点的最低温度。

(2)润滑油的添加剂

改善润滑油的使用性能。如除锈剂、油性剂等。

(3)润滑油的选用夏季——选用较稠些的油。冬季——选用较稀些的油。14§9.2机械的润滑

3.润滑脂（常用润滑脂的性能和用途见表9-2）（1）滑润脂的主要性能指标

①针入度滑润脂牌号越大、脂越稠，针入度越小。②滴点加热时第一滴油滴下的温度。（2）滑润脂的特点使用温度范围广；油膜强度高，承载能力大；密封装置和使用维护简单；使用寿命长，消耗量少；摩擦阻力大、散热差，不宜用于高温高速场合。（3）选用润滑脂的原则

①高速重载或有严重冲击振动——选锥入度较小润滑脂。

②高温高度——选抗氧化性好，滴点高的润滑脂。

③对滚动轴承dn>75000mm.r∕min时，选3号润滑脂。④潮湿或有水环境——用抗水性好的钙基脂。

1516§9.2机械的润滑

三、滑润方法与滑润装置

1.油滑润的方法和润滑装置

①手工加油润滑

②滴油滑润17§9.2机械的润滑

③油环滑润（见右图）

适用低速旋转，润滑轴承。④油浴和飞溅滑润主要用于闭式齿轮传动、蜗杆传动和内燃机等。

⑤喷油滑润压力油通过喷嘴喷至摩擦表面，既润滑又冷却。

⑥压力强制润滑2.脂润滑的方法和润滑装置方法：人工加脂、脂杯加脂装置：集中供脂装置包括储脂罐、给脂泵、给脂管和分配器等。18§9.2机械的润滑

四、润滑系统的管理

润滑系统的科学管理和正确维护对促进企业生产发展，提高经济效益有极其重要的意义。1.设备润滑系统管理的任务2.润滑系统管理的“五定”①定点②定质③定量④定期

⑤定人19§9.3机械的密封

一、泄漏及危害泄漏是机械设备经常产生的故障之一。造成泄漏的原因，一是由于机械加工的结果，使机械连接接合面存在尺寸和几何偏差等缺陷，不可避免地形成间隙；二是密封两侧存在压力差，液体就会通过间隙而泄漏。机械中的介质或润滑剂的泄漏，会造成浪费或污染环境；易燃、有害介质的泄漏，会危及人身及设备的安全；环境中的气体、灰尘、水等进入机械设备内，会导致零件过早地磨损而报废；泵、压缩机等流体机械内部泄漏会影响容积效率等。因此，泄漏的危害极大。20§9.3机械的密封

二、密封及类型机械密封的目的是阻止润滑剂和工作介质泄漏，以及灰尘和水分侵入机器。

1.接触式密封

(1)毡圈密封

如图所示。将毛毡制成密封条挤入轴承盖的密封凹槽圈内，与轴之间达到阻止润滑剂泄漏的作用。应用在压力小、线速度小于10m/s的场合。如减速器的密封。特点是结构简单，成本低。21§9.3机械的密封

(2)唇形密封圈密封

如(图a)所示。在轴承盖内镶入橡胶密封圈，靠贴橡胶密封圈紧贴转轴，形成密封。安装时需注意橡胶密封圈的唇口要对准压力较高的箱体内(图b)，才能起到密封的效果。反向安装两个密封圈(图c)既可防止漏油又可防尘。主要用在线速度小于20m/s、工作温度小于100oC。22§9.3机械的密封

(3)机械密封

橡胶密封圈的动环和静环之间用弹簧支撑，使摩擦面保持一定的压力，防止润滑剂外泄。能承受的压力比唇形密封圈密封还要大一些。

机械密封缝隙沟槽密封23§9.3机械的密封2.非接触式密封

轴与静止的机座之间不直接接触，存在一定的间隙。(1)缝隙沟槽密封

在轴承座内孔挖几个圆弧槽，形成油封。(2)曲路密封以圆弧槽密封为常用。能承受的压力很小。密封方式可组合使用,如右下图,以提高密封效果。

缝隙沟槽密封曲路密封密封方式组合使用

24§9.4环境保护和安全防护

一、绿色设计的理念

绿色设计，是在产品整个生命周期内，着重考虑产品环境属性（可拆卸性，可回收性、可维护性、可重复利用性等）并将其作为设计目标，在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的功能、使用寿命、质量等要求，又称环境意识设计。绿色设计的原则被公认为“3R”的原则，即Reduce：——“少量化设计原则”Reuse：——“再利用设计原则”Recycle：——“资源再生设计原则”25§9.4环境保护和安全防护

1.绿色设计的材料选择一般情况下选择材料，要满足使用要求、工艺性要求、经济性要求。贯彻绿色设计的理念，要优选对资源和能源消耗小的材料，表9-3为常见材料制造过程消耗的能量。表9-3常见材料制造过程消耗的能量MJ/kg

材料类型钢铸铁铜铝聚碳酸酯（PC）ABS聚氯乙烯（PVC）消耗能量30.023.490.1198.2118.790.370.526§9.4环境保护和安全防护

工作会产生噪声等物理污染的要加以抑制；机械中使用过的润滑油、机油、金属切削液要加以处理；材料要容易回收和处理，可以再利用，容易降解，表9-4为常见材料可回收的难以程度；材料种类不宜多，以便回收处理；尽量不用有毒有害材料，必须采用时制成容易分离处理的零件结构。回收性能金属材料非金属材料其他材料回收性能较好金、银、锡、铜、铝合金、钢热塑性塑料、纸制品、玻璃

回收性能中等黄铜、镍热固性塑料、陶瓷、橡胶

回收性能较差铅、锌

两种不同材料粘接、铆接或有镀层、涂层的零件

表9-4常见材料可回收的难易程度

27§9.4环境保护和安全防护

2.考虑拆卸回收的设计一是采用可拆卸的结构设计。尽量采用螺纹连接、键连接、销连接等可拆连接形式，除非性能和成本需要，避免采用铆接、焊接、黏结等不可拆连接形式。二是连接件的类型、尺寸、材料尽可能相同或种类少。以减少同一台机械拆卸的工作量和拆卸工具的种类，避免采用大直径过盈配合连接。

28§9.4环境保护和安全防护

三是拆卸处结构的可达性好。操作者能够看到被拆卸的零件，有足够的操作空间，避免连接件由于生锈导致拆卸困难。

3.考虑包装的产品设计一方面本着“3R”的原则，另一方面考虑能再使用（Refill）及可降解（Degradable）。29§9.4环境保护和安全防护

二、安全设计的理念机械安全设计，是采用先进的机械安全技术，从系统内部对机械可能发生的危险行为进行识别、分析和评价，根据其评价结果进行结构、防护装置和使用信息的设计，使系统可能发生的事故得到控制，使机械在整个寿命周期都是安全的。1.机械事故的故障树对机械事故进行分析预测，常用的是故障树分析法。在机械事故的因果图，其中设计缺陷是导致机械事故的最原始诱因，必须给予高度重视。30§9.4环境保护和安全防护

2.安全设计的基本原则（1）结构的安全设计（外观、参数、材质、维修等）（2）安全防护措施的选用与设计（专门）（3）提供充分的安全使用信息（提示、报警等）

机械事故的因果图31§9.4环境保护和安全防护

三、环境保护与安全防护措施

1.机械振动与噪声的抑制

①减振采取减振措施可以有效地抑制与消除振动。如汽车采用板弹簧减少振动。

②减振沟磨床、空气锤采用减振沟来相互隔离，减少振动，消除相互影响。32§9.4环境保护和安全防护

③消声器汽车加装发动机消声器，可以有效减少发动机噪声的干扰。

④消除噪声源采用电动机代替内燃机，采用液压传动代替机械传动。

⑤减少噪声干扰大型空压机等噪声源单独独立在空气站机房中，与工作区间用管道相连。

33§9.4环境保护和安全防护2.机械“三废”的减少及回收

“三废”指废气、废水、废物。采取措施减少“三废”。①生产中注意防止泄露，切削液循环利用，铁屑有效回收，在机床上设置油盘。②采用高效发动机，少使用挥