机械的润滑和密封

新课讲授一、润滑1、摩擦：摩擦现象是自然界中普遍存在的物理现象。

摩擦会使机器效率降低，温度升高，表面磨损。

过大磨损会使机器丧失精度，产生振动和噪音，缩短寿命。

世界上使用的能源大约有1/3-1/2消耗于摩擦。

如果能够尽力减少无用的摩擦消耗，便可大量节省能源。

2、润滑的作用和润滑技术机械中的可动零、部件，在压力下接触而作相对运动时，其接触表面间就会产生摩擦，造成能量损耗和机械磨损，影响机械运动精度和使用寿命。

因此，在机械设计中，考虑降低摩擦，减轻磨损，是非常重要的问题，其措施之一就是采用润滑。

3、润滑的作用：（1）减少摩擦，减轻磨损加入润滑剂后，在摩擦表面形成一层油膜，可防止金属直接接触，从而大大减少摩擦磨损和机械功率的损耗。

（2）降温冷却摩擦表面经润滑后其摩擦因数大为降低，使摩擦发热量减少；当采用液体润滑剂循环润滑时，润滑油流过摩擦表面带走部分摩擦热量，起散热降温作用，保证运动副的温度不会升得过高。

（3）清洗作用润滑油流过摩擦表面时，能够带走磨损落下的金属磨屑和污物。

（4）防止腐蚀润滑剂中都含有防腐、防锈添加剂，吸附于零件表面的油膜，可避免或减少由腐蚀引起的损坏。

（5）缓冲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。

（6）密封作用润滑脂具有自封作用，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的侵入。

观察、思考润滑技术包括正确地选用润滑剂、采用合理 的润滑方式并保持润滑剂的质量等。

二、润滑剂及其选用生产中常用的润滑剂包括润滑油、润滑脂、固 体润滑剂、气体润滑剂及添加剂等几大类。

其中矿 物油和皂基润滑脂性能稳定、成本低，应用最广。

固体润滑剂如石墨、二硫化钼等耐高温、高压能力 强，常用在高压、低速、高温处或不允许有油、脂 污染的场合，也可以作为润滑油或润滑脂的添加 剂使用。

气体润滑剂包括空气、氢气及一些惰性气 体，其摩擦因数很小，在轻载高速时有良好的润滑 性能。

当一般润滑剂不能满足某些特殊要求时，往 往有针对性地加入适量的添加剂来改善润滑剂的 粘度、油性、抗氧化、抗锈、抗泡沫等性能。

（一）、润滑油润滑油的特点是：流动性好，内摩擦因数小， 冷却作用较好，可用于高速机械，更换润滑油时可 不拆开机器。

但它容易从箱体内流出，故常需采用结构比较复杂的密封装置，且需经常加油。

常用润滑油主要分为矿物润滑油、合成润滑油和动植物润滑油三类。

矿物润滑油主要是石油制品，具有规格品种多、稳定性好、防腐蚀性强、来源充足且价格较低等特点，因而应用广泛。

主要 有机械油、齿轮油、汽轮机油、机床专用油等。

合 成润滑油具有独特的使用性能，主要用于特殊条 件下，如高温、低温、防燃以及需要与橡胶、塑料 接触的场合。

动植物油产量有限，且易变质，故只 用于有特殊要求的设备或用作添加剂。

润滑油的性能指标有：粘度、油性、闪点、凝点 和倾点。

1、粘度：是润滑油最重要的物理性能指标。

它 反映了液体内部产生相对运动时分子间内摩擦阻 力的大小。

润滑油粘度越大，承载能力也越大。

润 滑油的粘度并不是固定不变的，而是随着温度和 压强而变化的。

当温度升高时，粘度降低；压力增 大时，粘度增高。

润滑油的粘度分为动力粘度、运 动粘度和相对粘度，各粘度的具体含义及换算关 系可参看有关标准。

模型演示、 引导学生自制模型、课件演示、巡视观察、 动手演 练、 思考分析、 课件演示新 课 讲 授2、油性：又称润滑性，是指润滑油润湿或吸附 于摩擦表面构成边界油膜的能力。

这层油膜如果 对摩擦表面的吸附力大，不易破裂，则润滑油的油 性就好。

油性受温度的影响较大，温度越高，油的 吸附能力越低，油性越差。

3、闪点：润滑油在火焰下闪烁时的最低温度 称为闪点。

它是衡量润滑油易燃性的一项指标，另 一方面闪点也是表示润滑油蒸发性的指标。

油蒸 发性越大，其闪点越低。

润滑油的使用温度应低于 闪点 20～30℃。

4、凝点：是指在规定的冷却条件下，润滑油冷 却到不能流动时的最高温度，润滑油的使用温度 应比凝点高 5～7℃。

5、倾点：是润滑油在规定的条件下，冷却到能 继续流动的最低温度，润滑油的使用温度应高于倾点 3℃以上。

润滑油的选用原则是：载荷大或变载、冲击载 荷、加工粗糙或未经跑合的表面，选粘度较高的润分发表格、设问、引导、 课件演示、 巡视难点化解讨论、 填表、 回答新 课 讲 授滑油；转速高时，为减少润滑油内部的摩擦功耗， 或采用循环润滑、芯捻润滑等场合，宜选用粘度低 的润滑油；工作温度高时，宜选用粘度高的润滑油。

（二）、润滑脂润滑脂习惯上称为黄油或干油，是一种稠化 的润滑油。

其油膜强度高，粘附性好，不易流失， 密封简单，使用时间长，受温度的影响小，对载荷 性质、运动速度的变化等有较大的适应范围，因此常应用在：不允许润滑油滴落或漏出引起污染的地 引导、 方（如纺织机械、食品机械等），加、换油不方便的 地方、不清洁而又不易密封的地方（润滑脂本身就 是密封介质），特别低速、重载或间歇、摇摆运动的 机械等。

润滑脂的缺点是内摩擦大，起动阻力大， 流动性和散热性差，更换、清洗时需停机拆开机器。

润滑脂的主要性能指标有滴点和锥入度。

1、滴点是指在规定的条件下，将润滑脂加热至从 标准的测量杯孔滴下第一滴时的温度。

它反映了 润滑脂的耐高温能力。

选择润滑脂时，工作温度应 低于滴点 15～20℃。

归纳、 结论、 分析2、锥入度：也称针入度，是衡量润滑脂粘稠程度的指标。

它是指将一个标准的锥形体，置于25℃的润滑脂表面，在其自重作用下，经5秒后，该锥形体沉入脂内的深度（以0.1mm为单位）。

国产润滑脂都是按锥入度的大小编号的，一般使用2、3、4号。

锥入度越大的润滑脂，其稠度越小，编号的顺序数字也越小。

根据稠化剂皂基的不同，润滑脂主要有：钙基润滑脂、钠基润滑脂、锂基润滑脂、铝基润滑脂等类型。

选用润滑脂类型的主要根据是润滑零件的工作温度、工作速度和工作环境条件。

（三）、固体润滑剂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。

三、常用机械零部件的润滑润滑方法有分散润滑和集中润滑两大类。

分散润滑是各个润滑点用独立的分散的润滑装置来润滑，这种润滑可以是连续的或间断的，有压的或无压的；集中润滑则是一台机器或一个车间的许多润滑点由一个润滑系统来同时润滑。

选择润滑方法主要考虑机器零部件的工作状况、采用的润滑剂及供油量要求。

低速、轻载或不连续运转的机械需要油量少，一般采用简单的手工定期加油、加脂、滴油或油绳、油垫润滑。

中速、中载较重要的机械，要求连续供油并起一定的冷却作用，常用油浴（浸油）、油环、溅油润滑或压力供油润滑。

高速、轻载齿轮及轴承发热大，用喷雾润滑效果较好。

高速、重载、供油量要求大的重要部件应采用循环压力供油润滑。

当机械设备中有大量润滑点或建立车间自动化润滑系统时可使用集中润滑装置。

（一）、滚动轴承的润滑滚动轴承的润滑除减少摩擦、磨损外，同时起到冷却、吸振、防锈和减少噪音的作用。

根据轴颈圆周速度大小分别采用脂润滑或油润滑。

润滑脂润滑：轴颈圆周速度<4~5m/s时采用。

优点是润滑脂不易流失，便于密封和维护，一次填充可运转较长时间。

装填润滑脂时一般不超过轴承内空隙的1/3~1/2，以免因润滑脂过多引起轴承发热，影响轴承的正常工作。

润滑油润滑：当轴颈速度过高时采用，润滑油润滑不仅摩擦阻力小，还可起到散热、冷却作用。

一般采用浸油或飞溅润滑方式，浸油润滑时，油面不应高于最下方滚动体中心，以免因搅油能量损失较大，使轴承过热。

高速轴承可采用喷油或喷雾润滑。

（二）、滑动轴承的润滑1、润滑方式常用润滑方式有间歇式润滑和连续式润滑，可供滑动轴承润滑选用，分别介绍如下：间歇式润滑有：用油壶定期将润滑油直接注入轴承油孔中，或经压配式压注油杯、旋套式注油油杯，定期将润滑油注入轴承中。

以上方法主要用于低速、轻载和次要场合。

另外采用脂润滑只能是间歇供油，将润滑脂贮存在黄油杯中，定期旋转杯盖，可将润滑脂压送到轴承中，也可用黄油枪向轴承中补充润滑油。

连续式油润滑：针阀式注油杯润滑，用手柄控制针阀运动，使油孔关闭或开启，供油量的大小可用调节螺母来调节。

油芯式油杯润滑，利用纱线的毛细管作用把油引到轴承中。

油环带油润滑，油环浸到油池中，当轴转动时，油环旋转把油带入轴承。

飞溅润滑利用转动件（如齿轮）的转动将油飞溅到箱体四周内壁面上，然后通过刮油板或适当的沟槽把油导入到轴承中进行润滑。

压力润滑用油泵把一定压力的油注入轴承中，可以有充足的油量来润滑和冷却轴承。

连续供油润滑比较可靠。

2、润滑剂润滑油是滑动轴承中最常用的润滑剂，其中以矿物油应用最广。

选择润滑油型号时，应考虑轴承压力、轴颈速度及摩擦表面状态等情况。

滑动轴承可选用N15、N22、N32号机械油。

四、密封（一）、密封密封技术被广泛应用于机械设备和管道连接中。

其目的是为了防止在不同压力、温度、工作介质等条件下使各个空间隔开，防止外来介质侵入和工作介质流出。

由于种种原因，许多设备往往达不到密封里求，造成泄漏。

1、密封的作用机械装置密封的主要作用是：①阻止液体、气体工作介质以及润滑剂泄漏；②防止灰尘、水分及其它杂质进入润滑部位。

2、密封方法密封装置有许多类型，两个具有相对运动的结合面之间的密封称为动密封。

两个相对静止的结合面之间的密封称为静密封。

泄漏包括两方面原因――密封面上有间隙及密封两侧有压力差。

所有的静密封和大部分动密封都是借助密封力使密封面互相靠近或嵌入以减少或消除间隙，达到密封的目的，这类密封方式称为接触式密封。

密封面间预留固定间隙，依靠各种方法减少密封间隙两侧的压力差而阻漏的密封方式，称为非接触式密封。

（二）、静密封静密封只要求结合面间有连续闭合的压力区，没有相对运动，因此没有因密封件而带来的摩擦、磨损问题。

常见的静密封方式有：（1）研磨面密封，这是最简单的静密封方法。

要求将结合面研磨加工平整、光洁，并在压力下贴紧（间隙小于5µm）。

但加工要求高，密封要求高时不理想。

（2）垫片密封，这是较普遍的静密封方法。

是在结合面间加垫片，并在压力下使垫片产生弹性或塑性变形填满密封面上的不平，消除间隙，达到密封的目的。

在常温、低压、普通介质工作时可用纸、橡胶等垫片，在高压及特殊高温和低温场合可用聚四氟乙烯垫片，一般高温、高压下可用金属垫片。

（3）密封胶密封，在结合面上涂密封胶是一种简便良好的静密封方法。

密封胶有一定的流动性，容易充满结合面的间隙，粘附在金属面上能大大减少泄漏，即使在较粗糙的表面上密封效果也很好。