《机械设计基础》课件1第7章

项目七机械的润滑与密封7.1润滑的作用和润滑技术7.2润滑剂7.3常用润滑方式和润滑装置7.4密封方式及密封件7.5减速器的润滑7.6轴承的润滑

7.1润滑的作用和润滑技术

机械装置都是由若干零、部件组成的，在机械传动过程中，可动零部件的运动会在接触面间产生摩擦，造成零件的能量损耗和机械磨损，影响机械的运动精度和使用寿命。据估算，大约80%的传动零件损坏是由于摩擦磨损引起的。

为了降低摩擦，减少磨损，延长寿命，一个重要的措施就是在运动副处采用润滑。即在摩擦副表面间加入一种润滑剂将两表面分割开来，变干摩擦为加入润滑剂后形成的分子间的内摩擦。润滑的主要作用有：

(1)减少摩擦，降低磨损。一般金属或非金属件直接接触产生干摩擦，其摩擦因数约为0.1～0.15。加入润滑剂后，在摩擦表面形成一层薄膜，可防止金属直接接触，从而大大减小摩擦、磨损。若液体润滑剂形成的油膜能完全把两接触表面隔开，则形成液体摩擦，其摩擦因数小于0.01～0.001；在半液体摩擦和边界摩擦时，其摩擦因数也仅为0.05。

(2)降温冷却。运动副运动时必须克服摩擦力而做功，消耗的功转化为热量，其结果引起运动副温度升高。润滑后摩擦因数大为降低，其摩擦热较少；而且对于液体润滑剂，由于其具有流动性，可及时带走摩擦热量，保证运动副的温度不会升得过高。

(3)防止腐蚀。润滑剂中都含有防腐、防锈添加剂，润滑剂覆盖在运动副表面时，就可避免或减少由腐蚀引起的损坏。

(4)减振作用。润滑剂都有在金属表面附着的能力，且本身的剪切阻力小，所以在运动副表面受到冲击载荷时，具有吸振的能力。

(5)密封作用。半固体润滑剂具有自封作用，一方面可以防止润滑剂流失，另一方面可以防止水分和杂质侵入。

7.2润滑剂

7.2.1润滑剂的种类及特点

1.液体润滑剂

液体润滑剂俗称润滑油，润滑油主要有动物油、植物油、矿物油及合成油等。动物油和植物油润滑性能好，但容易氧化变质，常作为添加剂使用。矿物油具有品种多、防腐性能强、价格便宜等特点，应用最广。合成油具有良好的润滑性能，很高的承载能力，有良好的高、低温性能，但价格贵，常用于较重要的场合。另外，在某些场合也可用水作润滑剂。液体润滑剂具有流动性好、内摩擦因数小、冷却效果好、更换方便等特点，但密封装置复杂。目前，用润滑油润滑应用最广，常用于速度较高、强制润滑、需要散热、排污等场合。

常用润滑油的主要质量指标和用途见表7-1。表7-1常用润滑油的主要质量指标和用途

2.半固体润滑剂

半固体润滑剂俗称润滑脂，是在润滑油中加入稠化剂而制成的。常用的稠化剂为金属皂类(如钠皂、钙皂、锂皂、钡皂等)。润滑油中加入不同的稠化剂，可制成不同的润滑脂，如钠基润滑脂、锂基润滑脂等。

润滑脂具有流动性差、使用方便、不易泄漏、无需经常换油及加油等特点，还有密封作用，且密封装置简单；但散热差、内摩擦因数大、摩擦损失大、更换及清洗不方便。用润滑脂润滑的应用范围仅次于润滑油，常用于低速、重载、间歇或摆动及不易加油的机械中。常用润滑脂的性能及用途见表7-2。表7-2常用润滑脂的主要质量指标和用途

3.固体润滑剂

常用的固体润滑剂有二硫化钼、石墨、二硫化钨、氮化硼、高分子材料(如尼龙、聚四氯乙烯等)、软金属(如水银、锡等)。

固体润滑剂具有化学稳定性好、耐高温、承载能力高、润滑简单、维护方便等特点，但润滑效果较差。固体润滑剂常用在高温、高压、极低温、真空、强辐射、不允许污染及无法给润滑油的场合。7.2.2润滑剂的选择

通常，润滑剂选择的主要依据有以下几个方面：

(1)工作载荷。当摩擦面的载荷较大时，应考虑润滑剂的承载能力。润滑油黏度越高，承载能力越大，故重载应选黏度大的润滑油。当有冲击载荷、往复运动、间歇运动等受力条件时，液体润滑油膜不易形成，应考虑用润滑脂或固体润滑剂。

(2)运动速度。低速时宜选用高黏度的润滑油，以利于油膜的保持；高速时宜选用低黏度的润滑油，以降低摩擦热。

(3)工作温度。低温时宜采用黏度小、凝点低的润滑油；高温时宜采用黏度大、闪点高的润滑油；极低温时宜采用固体润滑剂；工作温度变化大时宜选用粘温性能好的润滑油。

(4)特殊环境。多尘环境宜采用润滑脂润滑，有较好的密封作用；潮湿环境下，脂润滑时宜采用抗水的润滑脂，用油润滑时宜添加抗锈、抗乳化添加剂。

(5)润滑部位。对于垂直润滑面、升降丝杠、开式齿轮、链条、钢丝绳等零件，由于润滑油容易流失，应选黏度高的润滑油或用润滑脂润滑；对于润滑间隙小的润滑部位，为保证润滑油进入摩擦面，应选黏度低的润滑油；对于间隙大的部位，应选黏度高的润滑油，以避免润滑油的流失。

7.3常用润滑方式和润滑装置

为了保证运动摩擦、磨损小，除了正确选用润滑剂外，还须合理选择润滑方式，以保证润滑剂的可靠供给。

7.3.1油润滑方式及装置

油润滑方式按是否连续可分为间歇供油和连续供油。

1.间歇供油

间歇供油是隔一定时间向润滑点供给润滑油，润滑不很可靠，可用于低速、轻载和不重要的地方。

常用的润滑方法和装置有手工加油油杯(图7-2)和压注油杯(图7-3)。图7-2手工加油油杯图7-3压注油杯

2.连续供油

连续供油是连续不断地向润滑点供给润滑油，润滑可靠。较重要的场合都要用连续润滑方式。

(1)滴油润滑。针阀式油杯可用于滴油润滑。如图7-4所示，针阀式油杯由手柄1、调节螺母2、弹簧3、芯管4、针阀5、杯体6、观察窗孔7和联接螺纹8等组成。当手柄放平时，

针阀受弹簧力向下而堵住油孔；手柄转90°变成垂直时，针阀上提，下端油孔打开，润滑油流出进入润滑点。其油量大小可通过调节螺母进行调节。

(2)芯捻润滑。如图7-5所示，用毛线或棉线做成芯捻，浸入油槽中，利用毛细管虹吸作用把油引到润滑点。由于芯捻本身可起到过滤作用，因此可使润滑油保持清洁。其缺点是油量不可调节。

(3)油环润滑。如图7-6所示，它依靠套在轴上的油环旋转，将油从油池带起来，再流到润滑点。这种润滑方式只适合水平轴的润滑，转速在60～2000r/min。转速过高，环

在轴上跳动剧烈；转速过低，油环所带油量不够。

此外，还有浸油润滑、飞溅润滑、压力润滑、油雾润滑等方式。图7-4针阀式油杯图7-5芯捻润滑图7-6油环润滑7.3.2脂润滑方式及装置

润滑脂与润滑油相比，流动性、冷却效果差，因此脂润滑多用于低、中速机械的润滑。常用的润滑方式有：

(1)手工润滑：利用手工将脂填入润滑部位，用于开式齿轮传动、链条、滚动轴承等。

(2)油杯润滑：利用旋盖油杯(图7-2)、压注油杯(图7-3)等装置向润滑点送润滑脂。这种润滑方式用于加脂不方便或速度较低的场合。

(3)集中润滑：用脂泵将润滑脂定时定量地送到各润滑点。这种方法主要用于润滑点很多的工厂和车间。

7.4密封方式及密封件

图7-7所示为一种圆柱齿轮减速器，其齿轮副的润滑是浸油润滑。减速器的输入轴、输出轴与箱体端盖之间存在间隙；另外，减速器箱盖与箱体结合面处也存在间隙。当减速器工作时，飞溅的润滑油就会从各间隙处泄露，造成润滑剂的流失及环境污染，所以必须考虑这些部位的密封问题。

机械装置密封有两个主要作用：

(1)阻止液体、气体工作介质、润滑剂泄露。

(2)防止灰尘、水分进入润滑部位。图7-7减速器的密封7.4.1密封方式

按结合面的运动状态，密封方式可分为静密封和动密封两种方式。静密封指两个相对静止结合面之间的密封，如减速器箱盖与箱体之间的密封。动密封指两个相对运动结合面

之间的密封，分为接触式密封和非接触式密封两类。接触式密封是在密封部位放毡圈、密封圈等，使其与零件直接接触而起到密封作用，常用于低速、一般回转轴的密封，如减速器输入轴、输出轴与箱体端盖之间的密封。非接触式密封动、静零件不直接接触，常用于高速场合。7.4.2密封装置

对于回转轴的密封装置，常见的有密封圈密封、毡圈密封、迷宫式密封及机械密封等。常见密封装置的结构、特点及应用见表7-3。表7-3常见动密封的结构、特点及应用

7.5减速器的润滑

减速器的润滑主要是减速器中齿轮传动或蜗杆传动的润滑。下面分别介绍这两种传动装置的润滑。7.5.1闭式齿轮传动的润滑

闭式齿轮传动的润滑方式可根据齿轮圆周速度来确定。当齿轮圆周速度v≤12m/s时，采用浸油润滑(油浴润滑)，如图7-8所示。齿轮浸入油池中，当齿轮运转时，借助润滑油的粘着力，将油带到啮合齿面而达到润滑的目的。为减少运转阻力，降低搅油损失，一般大齿轮的浸油深度不超过1～2个齿高，但不小于10mm，如图7-8(a)所示。对于两级圆柱齿轮减速器，为避免高速级齿轮润滑不良，应使高速级大齿轮浸油深度为1～2个齿高，如图7-8(b)所示。为避免箱底油污及杂质被搅起，齿顶距箱底应大于30～50mm。图7-8齿轮传动浸油润滑当圆周速度v>12m/s时，由于离心力的作用，附在齿面上的油将被甩掉，且搅油损失过于激烈，功率损失增大，故不宜用浸油润滑，应采用喷油润滑，如图7-9所示。喷油润滑将润滑油直接喷到轮齿啮合面上，润滑效果好，但需专门液压系统或中心供油，费用较高。

大部分的闭式齿轮传动靠边界油膜润滑，因此要求润滑油有较高的黏度和较好的油性。润滑油的黏度可根据齿轮的材料和圆周速度在表7-4中查取，然后选择具体的润滑油。图7-9齿轮传动喷油润滑表7-4齿轮润滑油黏度选择mm2/s

7.5.2蜗杆传动的润滑

蜗杆传动的工作状态与齿轮传动类似，但蜗杆传动齿面间的滑动速度大，传动效率低，发热大，因此润滑对蜗杆传动来说更为重要。润滑油的黏度和润滑方法，可根据滑动速度和载荷类型进行选择。对于闭式蜗杆传动，从表7-5中查取。

当采用浸油润滑时，对于下置或侧置式蜗杆传动，浸油深度为蜗杆一个齿高；对于上置式蜗杆传动，浸油深度约为蜗轮顶圆半径的1/3。表7-5蜗杆传动的润滑油的黏度选择和润滑方法

7.6轴承的润滑

7.6.1滑动轴承的润滑

1.润滑方式的选择

滑动轴承的润滑方式与滑动轴承的压强p及轴颈的圆周速度v有关。通常按经验公式K=pv3求得K，再由K确定润滑方式。K值越大，轴承载荷越大、温度越高，供油越充分。

滑动轴承的润滑方式见表7-6。表7-6滑动轴承的润滑方式

2.润滑剂的选择

滑动轴承润滑油的选择见表7-7。润滑油的黏度值由轴颈圆周速度及压强确定。

滑动轴承润滑脂的选择见表7-8，由轴颈圆周速度、压强及轴承工作温度确定。表7-7滑动轴承润滑油的选择

表7-8滑动轴承润滑脂的选择

7.6.2滚动轴承的润滑

1．润滑方式的选择

滚动轴承的润滑方式通常由轴承内径和转速的乘积dn界限值来确定。滚动轴承润滑方式的选择见表7-9。

采用浸油润滑时，为避免搅油损失过大，一般浸油深度不得超过滚动体直径的1/3。闭式齿轮减速器中的轴承可采用飞溅润滑。高速工作条件下的轴承宜采用喷油润滑或油雾润滑。表7-9滚动轴承润滑方式的选择

2.润滑剂的选择

滚动轴承的润滑剂取决于轴承类型、尺寸和运转条件。从使用角度看，润滑脂具有使用方便、不易泄漏、便于密封等特点，故目前大部分滚动轴承采用润滑脂润