机械基础(陈长生)PPT-13润滑与密封

图13-2 润滑油粘、工作温度、 工作环境选择润滑脂的类型，比如工作温度70°C以下 可以选用钙基脂，100～120°C可选钠基脂或钙钠基脂， 150°C以上高温或 dn＞400000mm·r/min时可选二硫化 钼锂基脂，潮湿环境选钙基脂等等。
然后根据载荷及供油方式选择润滑脂牌号，比如中 载、中速球轴承常选２号润滑脂，滚子轴承摩擦大，可 选０号或１号润滑脂，重载或有强烈振动的轴承可选３ 号及３号以上的润滑脂，集中润滑要求流动性好，常选 ０号或１号润滑脂等。
在dn值较高或具备润滑油源 的装置（如变速器、减速器等）， 可采用油润滑。润滑油粘度按dn 值及工作温度，由图13-2中选出， 然后从润滑油产品目录中选取相 应的润滑油牌号。
在dn值较小时，采用脂润滑。 它具有不易流失，密封性好，使 用周期长等优点。在使用时，润 滑脂的填充量不得超过轴承空隙 的1/3～1/2，过多会引起轴承发热。
所有的静密封和大部分的动密封都是靠密封面互相靠近 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。密封面间有间隙，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。
一、静密封 1、研磨面密封 如图13-3a所示，要求结合面研磨加 工，间隙小于5μm，在螺栓预紧力的作用下贴紧密封。
3、液体摩擦 如果油膜厚度较大，两摩擦表面被液 体层完全隔开，表面微观凸峰不直接接触，形成液体摩 擦（如图13-1C）。此时可避免发生磨损，摩擦也只发 生在油层液体内部。摩擦因数很小。
4、混合摩擦 当摩擦表面间有润滑油，但不足以保证 液体摩擦时，就可能有部分接触处是边界摩擦，其余部 分是液体摩擦；也可能在局部粗糙凸峰接触处是干摩擦， 其余部分则为边界摩擦与液体摩擦（图13-1d）。这两种 状态，统称为混合摩擦。混合摩擦在机器中是很常见的。
三、齿轮传动润滑 １、闭式齿轮传动的润滑 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粘度和较好 的油性。润滑油的粘度可根据齿轮的材料和圆周速度， 在表13-6中查取，然后由机械设计手册选定润滑油的牌号。
齿轮润滑方式包括浸油润滑、飞溅润滑、压力润滑 等，润滑方式选择及注意事项见表13-7。
（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；对于液体润滑剂，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 的温度不会升温得过高。
（3）清洗作用 润滑油流过摩擦表面时，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。
一、润滑油 （一）润滑油的性能指标
1、粘度 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。 当温度升高是，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的标准。
2、磨料磨损 摩擦面间落入游离的硬颗粒（如尘 土或磨损的金属碎屑）或表面上具有硬质的突出物，由 此而在摩擦面上造成不断的微切削而产生的磨损称为磨 料磨损。
3、疲劳磨损 反复作用的接触应力会使金属表面产 生疲劳点蚀，点蚀使表层金属材料剥落导致疲劳磨损。
4、腐蚀磨损 大多数金属表层材料会与周围介质发 生化学反应而在摩擦面上生成化学反应物，该化学反应 物在摩擦表面相对运动中发生破碎导致脱落的过程称为 腐蚀磨损。
一、摩擦的类型 按相对运动表面润滑情况，摩擦可分为干摩擦、边界摩
擦、液体摩擦和混合摩擦。其摩擦状态示意图如图13-1所示。
图13-1 摩擦状态
1、干摩擦 两摩擦表面微观凸峰直接接触，中间不存在任 何润滑剂的摩擦，称为干摩擦（如图13-1a）。其摩擦性质取 决于摩擦表面的材料。干摩擦的摩擦功损耗大，磨损严重，温 升很高，零件使用寿命短。在机械传动零件接触中不允许出现 干摩擦。
（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 半固体润滑剂具有自封作用，一方 面可以防止润滑剂流失，另一面可以防止水分和杂质的 侵入。
第二节 常用润滑剂的选择
生产中常用的润滑剂包括润滑油、润滑脂、固体润 滑剂和气体润滑剂等几大类。其中矿物油和皂基润滑脂 性能稳定，成本低，应用广。
二、磨损 摩擦表面在相对运动过程中，表层材料不断损失或
转移的观象称为磨损。通常应当设法避免或减少磨损， 以能较长时期保持机器的精度，从而延长使用寿命。按 照失效机理，可将磨损分为以下四种基本类型：
1、粘着磨损 当摩擦副表面的边界油膜被微凸体 的峰尖刺破时，微凸体的峰尖便会发生粘着形成冷焊结 点。当摩擦副相对滑动时，冷焊点遭到剪断。如果被剪 断面不是原来的界面，则发生材料从一个表面转移到另 一个表面的磨损现象。粘着磨损是金属摩擦副间较为普 遍的一种磨损类型。特别在高温、重载容易使接触表面 润滑不良时，粘着磨损的程度比较严重。
（二）、常用润滑脂
润滑脂的选择：根据稠化剂量皂基的不同，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。润滑脂类型的选用主要根据润滑零件的 工作温度、工作速度和工作环境条件。常用润滑脂的主 要质量指标及用途见表13-2。
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，因此适用于速度很低、 载荷特重或温度很高、很低的特殊条件及不允许有油、脂 污染的场合。此外，还可以作为润滑油或润滑脂的添加剂 使用。
第四节 机械装置的密封
机械装置密封有两个主要作用： 1）阻止液体、气体工作介质、润滑剂泄漏； 2）防止灰尘、水分进入润滑部位。
密封装置的类型很多，两个具有相对运动的结合面必然 有间隙（比如减速器外伸轴与轴承端盖之间），它们之间的 密封称为动密封。
两个相对静止不动的结合面之间的密封称为静密封，比 如减速器箱体与轴承端盖、减速器箱体与减速器箱盖等。
第三节 常用传动装置的润滑
一、滑动轴承的润滑 大部分的润滑轴承都采用油润滑。可根据轴颈速度 和工况，参照表13-3选取。
对于要求不高，速度v＜5m/s，不便经常加油的非 液体摩擦滑动轴承，可用脂润滑。脂润滑的选择可参照 表13-4。
二、滚动轴承的润滑 滚动轴承可采用油润滑或脂润滑。润滑方式可按轴 承类型与dn值由表13-5中选取。
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 的设备或用作润滑添加剂。
润滑油的选用原则：载荷大或变载、冲击场合、加 工粗糙或未经跑合的表面，选粘度较高的润滑油；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。
（２）开式、半开式齿轮传动的润滑 开式齿轮传 动一般速度较低、载荷较大、接触灰尘和水分、工作条 件差且油膜易流失。为维持润滑油膜，应采用粘度很高、 防锈性好的开式齿轮油。速度不高的开式齿轮也可采用 脂润滑。开式齿轮传动的润滑可用手动、滴油、油池浸 油等方式供油。
第四节 机械装置的密封
机械装置密封有两个主要作用： 1）阻止液体、气体工作介质、润滑剂泄漏； 2）防止灰尘、水分进入润滑部位。
第十三章 机械的润滑和密封
第一节 摩擦、磨损和润滑
在机械传动过程中，零、部件的相对运动会在接触表面 产生摩擦，造成传动的能量损耗和机械磨损，影响机械运动 精度和使用寿命。润滑则是减少摩擦、磨损的有效措施。当 然，对一些靠摩擦原理工作的零、部件如带传动、摩擦离合 器、制动器等，设计时应设法加大摩擦，减少摩损。
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。 润滑油的使用温度低于闪点20～30°C。
4、凝点、倾点 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°。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，润滑油的使用应高于倾点3°C以 上。
(二)、常用润滑油 常用润滑油主要分为矿物润滑油、合成润滑油和动植
物滑油三类。 矿物润滑油主要是石油制品，具有规格品种多、稳定
图13-4 毡圈密封
2、密封圈密封 密封圈用
耐油橡胶、塑料或皮革等弹性材 料制成，靠材料本身的弹力及弹 簧的作用，以一定压力紧套在轴 上起密封作用。唇形密封应用较 多。图13-5所示密封圈唇口朝内， 目的是防漏油；唇口朝外，主要 目的是防灰尘、杂质侵入。这种 密封广泛用于油密封，也可用于 脂密封和防尘。一般用于轴的圆 周速度v＜7m/s，工作温度范围 在-40～100°C的场合。
图13-3 静密封
2、垫片密封 如图13-3b所示，在结合面间加垫片， 螺栓压紧使垫片产生弹塑性变形填满密封面上的不平，从 而消除间隙，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 如图13-3c所示，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。密封胶 型号很多（如铁锚602），使用时可查机械设计手册。