机械设备的润滑和密封

1 第三章 机械设备的润滑和密封 第一节 摩擦、磨损和润滑概述 摩擦－两个接触的物体在外力作用下发生相对运动时，在接触表面上产生切向运动阻力的一种物理现象；

磨损－是摩擦的结果； 润滑－是降低、减少磨损的重要措施。 摩擦的类型： 按相对运动表面润滑情况，摩擦分为：干摩擦、边界摩擦、液体摩擦和混合摩擦。 1。干摩擦：两摩擦表面直接接触，表面间无任何润滑剂的摩擦。 实际工程中不存在真正的干摩擦,表面有氧化膜、多少也会是有润滑剂分子的气体润滑;机械技术中，通常把未经人为润滑的摩擦状态看做干摩擦.

2。边界摩擦：两摩擦表面间被吸附在表面的边界膜所隔开的摩擦. 润滑剂在摩擦面有吸附或化学反应生成一层边界膜，边界膜直接传递载荷时摩擦； 两摩擦面由吸附着的很簿的边界膜隔开,摩擦表面仍会有一定的摩擦功耗和磨损; 边界膜很薄,小于摩擦面的不平度； 边界膜：物理吸附膜、化学吸附膜 化学反应膜. 3.流体摩擦:两摩擦表面间被流体完全隔开的摩擦. 如油膜厚度较大,两摩擦面被液体层完全隔开，表面微观凸峰不直接接触，形成液体摩擦； 可避免磨损，摩擦仅发生在油层内部,摩擦因素很小。(理想的摩擦--液体膜） 4.混合摩擦：两摩擦表面间处于边界摩擦与流体摩擦之间的混合状态。 摩擦面有润滑油,但不足形成液体摩擦，就可能形成边界、液体摩擦并存；或局部粗糙凸峰接触,形成干摩擦，其余为边界、液体摩擦，则干、边界、液体摩擦共存。

典型的磨损过程（三阶段）: 磨合磨损过程:在一定载荷作用下形成一个稳定的表面粗糙度，且在以后过程中,此粗糙度不会继续改变,所占时间比率较小;

稳定磨损阶段：经磨合的摩擦表面加工硬化，形成了稳定的表面粗糙度，摩擦条件保持相对稳定，磨损较缓,该段时间长短反映零件的寿命； 2

剧烈磨损阶段：经稳定磨损后，零件表面破坏，运动副间隙增大→动载、振动→润滑状态改变→温升↑→磨损速度急剧上升→直至零件失效。

磨损分类：根据磨损机理可分为 1）粘着磨损 形成:边界摩擦，载荷大，速度高，边界膜破坏，表面尖峰接触。 现象:形成材料转移. 2）磨粒磨损、磨削 形成：表面微峰或外界硬质颗粒进入摩擦面。 现象：表面划伤或犁沟现象. 3）疲劳磨损（也称疲劳点蚀） 形成：接触应力反复作用。轴承、齿轮。 现象：表层金属剥落，形成点蚀凹坑。 4）流体磨粒、冲蚀磨损 形成：一定速度的硬质微粒反复作用,表面受法向力及切向力.燃气涡轮机叶片、水轮机叶片. 现象：表面疲劳，材料损失。

5）腐蚀磨损-电化学作用 形成：空气中的酸、润滑油中的无机酸产生化学作用或电化学作用。 现象：表面腐蚀并磨损. 6)微动磨损 形成：小振幅、大频率、点或线接触。 现象：磨损面积小。 润滑的作用： 减少摩擦、减轻磨损（润滑剂,形成一层膜)； 降温冷却（润滑剂带走摩擦产生的热量）; 清洗作用（带走表面磨削下金属磨削或污物）； 防止腐蚀（润滑剂中含防腐、防锈剂)； 3

缓冲减振作用(油膜有一定的刚度)； 密封作用（半固体润滑剂,防止水分、杂质侵入）。 常用润滑剂及其选择： 润滑油→液体 润滑脂→润滑油＋稠化剂（硬脂酸＋氢氧化物）

固体润滑剂→石墨、ＭoS2、聚四氟乙稀 气体润滑剂 矿物油、皂基润滑脂性能稳定、成本低，应用广泛. 油膜厚度依赖： 运动副尺寸 运动速度 油液粘度 一．润滑油 1。性能指标 润滑油的性能指标主要有：粘度、油性、闪点、凝点、倾点等. 粘度－反映了润滑油在外力作用下抵抗剪切变形的能力,也是分子间内摩擦力大小的标志。 粘度大,承载能力越大;粘度不是固定的，而是随着温度和压力而变化;温度↑→粘度↓→润滑效果↓ ；压力↑→粘度↑；油性—又称润滑性，反映在摩擦表面的吸附性能；是在摩擦表面构成边界油膜的能力；油膜吸附大，不易破裂，则油性好；闪点-在火焰下闪烁时的最低温度（即瞬时燃烧和碳化的温度）；燃点—长时间连续燃烧的温度（高温性能）；凝点-在规定的冷却条件下，由液体转变为不能流动的临界温度；－低温启动性能；倾点－润滑油在规定的条件下，冷却到能继续流动的最低温度，润滑油的使用高于倾点3℃。

润滑油：矿物润滑油、合成润滑油、动植物润滑油三类。 二. 润滑脂 润滑脂也称黄油，是一种稠化的润滑油； 其油膜强度高，粘附性好，不易流失，易密封，使用时间常；但散热性差，摩擦损失大； 常用于不易加油、重载低速的场合。 4

性能指标：锥入度—-软硬程度;滴点－固体→流体的温度转折点，表示耐热性。 三.固体润滑剂 用固体粉末代替润滑油膜的润滑。 常见的固体润滑剂有：MoS2（二硫化钼），PTFE（聚四氟乙烯），石墨，氟化石墨， WS2（二硫化钨）、纳米材料等。

四.气体润滑剂 采用空气、氮气、氦气等某些惰性气体作为润滑剂;摩擦系数几乎等于零，用于精密设备与高速轴承的润滑（静压气体轴承）。

第三节 常用传动装置的润滑 一。 润滑方式

分散/集中润滑；间歇/连续润滑;无压/压力润滑；不循环润滑、循环润滑和混合式。

润滑方式选用原则： 1.低速、轻载、工作时间短或不连续运转等需油量较少的机械,一般采用手工定期加油、加脂,滴油或油绳、油垫润滑。尽可能选用各种标准油嘴、油杯、油枪等。

2.中速、中载、较重要的机械，要求连续供油并起一定冷却作用，常用油浴、油环、飞溅润滑或压力供油润滑。

3。高速、轻载机械零部件，如齿轮、轴承等，发热量较大，采用喷雾润滑效果较好。 4。高速、重载、供油量大的重要零部件，应采用压力供油循环润滑. 5。当有大量润滑点和自动化程度较高的重要机械设备，车间或工厂可建立自动化润滑系统， 5

使用集中润滑装置. 润滑装置： 1.人工加油（脂)润滑 一般只适用于低速、轻载的简易机械 装油杯，油枪。旋套式注油杯、压配式注油杯、旋盖式油杯、压力油杯。 2.滴油油杯润滑 （1）手动滴油油杯（主要用于间歇工作机器的轴承（多为滑动轴承). ）手柄、活塞杆、弹簧. （2)针阀式注油油杯 利用手柄竖直或放平来操纵针阀的开闭，用调节螺母控制针阀提升高度，从而调节油孔开口大小和滴油量。供油可靠。

3.油绳、油垫润滑 油绳、毡垫、或泡沫塑料等浸在油中,利用毛细管的虹吸作用进行供油。 靠弹簧压在轴上的毛毡油垫润滑、油绳式油杯。 4.油环、油链润滑 油环润滑适合于转速为50～3000r/min的中低速水平轴。 油链与轴、油的接触面积较大,低速时能随轴转动和带起较多的油，因此油链润滑最适合低速机械。

5.浸油（油浴)及飞溅润滑 将需要润滑的零部件(齿轮、滚动轴承等）一部分浸在油池中，转动时可将油带到润滑部位。（齿轮传动、链传动）

如润滑部位不能直接被油溅到时，则可以利用齿轮转动时将油飞溅到箱盖内壁上，并使之沿特制的沟槽进入轴承。

浸油润滑及飞溅润滑都能保证开车后自动连续的供油，停车时自动停止供油，润滑可靠、耗油少,维护简单，在闭式传动中应用较多。

6。油雾润滑 利用压缩空气把润滑油从喷嘴喷出，润滑油雾化后随空气弥散到需润滑的表面。 6

由于压缩空气和油雾一起被送到润滑部位,因此有较好的冷却和清洗效果。排出的油雾会造成一定污染.

主要用于高速轴承的闭式齿轮传动中。 7.压力供油润滑 用油泵将油压送到润滑部位，供油量充分可靠且易于控制，可带走摩擦热起冷却作用，因此润滑效果好。广泛应用与大型、重型、高速、精密、自动化的各种机械设备中。

8.集中自动供油润滑系统 新颖的润滑技术，能按规定的周期、规定的油量，自动地对设备各个润滑点进行供油. 润滑油不回收循环使用,摩擦面始终得到清洁的润滑油,提高了润滑质量；润滑可靠，系统较为复杂. 组成:由润滑液压站、定量阀和控制保护等三个基本部分组成。

按定量阀的给油方式分：并列和顺序给油系统。 三.典型零部件润滑方式的选择 1.滚动轴承 一般高速时采用油润滑；低速时采用油脂润滑； 需注意以下几点： 脂润滑易密封，能够承受较大的载荷，但润滑脂的装填量一般不超过轴承空间的1/3~1/2，装脂量过多将会引起摩擦发热，影响正常工作；

浸油润滑油面不应高于最下方滚动体的中心，立轴的轴承油面不超过轴承宽度的70%～80％，否则搅油能量损失大,易使轴承过热。如果温升过高，还可适当降低油面。

滴油润滑常用于中速小轴承。油量一般是每分钟5～6滴，控制供油量使轴承温度不超过70～90ºC。

喷油润滑是将压力油通过喷嘴喷射到润滑点，润滑及冷却效果好，适用于高速、重载荷轴承。

2.齿轮传动 7

喷油或喷雾润滑：当齿轮的圆周速度大于12m/s时不宜采用油池润滑（因搅油损失和发热大，且离心力甩油造成齿面润滑不足），常用喷油或喷雾润滑。 开式齿轮的润滑可以采用涂抹润滑脂、滴油、油槽浸油等方式供油。

3.蜗杆传动 蜗杆圆周速度小于10m/s，用浸油润滑；当油面符合后一条件而蜗杆未能浸入油中时，可以在蜗杆上设置溅油轮，利用飞溅油来进行润滑. 当蜗杆圆周速度大于10m/s时，必须采用压力喷油润滑才能保证润滑和散热，润滑油应喷至全齿宽,喷油方向应顺着蜗杆啮入侧.

第四节 机械密封装置 密封装置的作用： 防止润滑剂的泄漏并防止外部杂质、灰尘、空气和水分等浸入润滑部位. 密封不仅能大量节约润滑剂，保证机器正常工作，提高机器寿命，同时防止污染，改善环境。 密封装置分类: 静密封和动密封 动密封又可以按照运动分为移动密封及旋转密封两类 按接触形式分为非接触密封和接触密封两类 按密封位置分为端面密封和圆周密封两类. 接触式密封： 在动静接合面间安放减磨材料,以填充及利用其弹性变形来实现消除接合面之间间隙，如毡圈密封等。

非接触式密封： 允许动静接合面之间有间隙，但设法尽可能增大液体介质通过此间隙时的阻力，或使液体介质通过隙缝时产生压力降，使介质难以流出，这是，如迷宫密封等.

对液体介质做功，以挡住液体漏出的出路，例如离心甩油盘等；或强迫液体介质向相反