机械设计基础第14章-机械润滑与密封第十四章-机械润滑与密封课件.ppt
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- 机械设计 基础 14 机械 润滑 密封 第十四 课件
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1、1第一节第一节 概述概述第二节第二节 机械的摩擦、磨损与润滑机械的摩擦、磨损与润滑第三节第三节 润滑剂及其选择润滑剂及其选择第四节第四节 润滑方法和润滑装置润滑方法和润滑装置第五节第五节 润滑系统的管理与维护润滑系统的管理与维护第六节第六节 密封装置密封装置2第第14章章 机械的润滑与密封机械的润滑与密封第第1节节 概述概述摩擦摩擦是两相互接触的物体有相对运动或相对运动趋势时,在接是两相互接触的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。机械的各种运动副普遍存在摩擦现象。触处产生阻力的现象。机械的各种运动副普遍存在摩擦现象。磨损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,间
2、是摩擦体接触表面的材料在相对运动中由于机械作用,间或伴有化学作用而产生的不断损耗的现象。磨损会降低机械运或伴有化学作用而产生的不断损耗的现象。磨损会降低机械运动的精度和可靠性,是机械零件报废的主要原因。动的精度和可靠性,是机械零件报废的主要原因。润滑润滑是向承载的两摩擦表面之间注入润滑剂,以降低摩擦阻力是向承载的两摩擦表面之间注入润滑剂,以降低摩擦阻力和减缓磨损的技术措施。良好的润滑还可降温冷却、防止锈蚀、和减缓磨损的技术措施。良好的润滑还可降温冷却、防止锈蚀、清洁冲洗、减少振动和噪声,显著提高机械的使用性能和寿命清洁冲洗、减少振动和噪声,显著提高机械的使用性能和寿命并减少能量消耗。并减少能量
3、消耗。密封密封的目的是阻止机器内部的润滑剂和工作介质从两零件的结的目的是阻止机器内部的润滑剂和工作介质从两零件的结合面间泄漏,防止灰尘、杂物、水分等侵入机械,防止环境污合面间泄漏,防止灰尘、杂物、水分等侵入机械,防止环境污染,保持机械零件正常工作的必要环境。染,保持机械零件正常工作的必要环境。3第第2节节 机械的摩擦、磨损与润滑机械的摩擦、磨损与润滑一、机械中的摩擦一、机械中的摩擦机械中常见的摩擦有两大类:机械中常见的摩擦有两大类:一类是发生在物质内部,阻碍分子间相对运动的内摩擦;一类是发生在物质内部,阻碍分子间相对运动的内摩擦;另一类是在物体接触表面上产生的阻碍其相对运动的外摩擦。另一类是在
4、物体接触表面上产生的阻碍其相对运动的外摩擦。根据摩擦副的表面润滑状态,可将其分为干摩擦、边界摩擦、根据摩擦副的表面润滑状态,可将其分为干摩擦、边界摩擦、液体摩擦和混合摩擦。液体摩擦和混合摩擦。45二、机械中的磨损二、机械中的磨损1磨损的类型磨损的类型 按磨损的损伤机理和破坏特点,可将其分为按磨损的损伤机理和破坏特点,可将其分为4种:种:1)粘着磨损)粘着磨损 也称胶合。两相对运动的表面,由于粘着也称胶合。两相对运动的表面,由于粘着作用,使材料由一表面转移到另一表面所引起的磨损。作用,使材料由一表面转移到另一表面所引起的磨损。其表现为轻微磨损、涂抹、划伤、咬粘等破坏形式,如活其表现为轻微磨损、涂
5、抹、划伤、咬粘等破坏形式,如活塞与气缸壁的磨损。塞与气缸壁的磨损。2)磨粒磨损)磨粒磨损 也称磨料磨损。在摩擦过程中,由外界的也称磨料磨损。在摩擦过程中,由外界的硬颗粒或粗糙的硬表面在相对运动中,对摩擦表面的擦伤硬颗粒或粗糙的硬表面在相对运动中,对摩擦表面的擦伤所引起的磨损。所引起的磨损。其表现为表面有犁沟或划痕,如犁铧和挖掘机铲齿的磨损。其表现为表面有犁沟或划痕,如犁铧和挖掘机铲齿的磨损。63)表面疲劳磨损)表面疲劳磨损 即疲劳点蚀。摩擦表面材料的微观体积受循环应力作用,即疲劳点蚀。摩擦表面材料的微观体积受循环应力作用,产生重复变形而导致表面疲劳裂纹形成,并分离出微片或产生重复变形而导致表面
6、疲劳裂纹形成,并分离出微片或颗粒的磨损。颗粒的磨损。其表现为在摩擦表面出现其表现为在摩擦表面出现“麻坑麻坑”,故称之为,故称之为“点蚀点蚀”。即使润滑良好的齿轮传动和滚动轴承,也可能产生点蚀。即使润滑良好的齿轮传动和滚动轴承,也可能产生点蚀。4)腐蚀磨损)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。起的磨损。其表现为表面腐蚀破坏,如化工设备中与腐蚀介质接触的其表现为表面腐蚀破坏,如化工设备中与腐蚀介质接触的零部件的腐蚀磨损。零部件的腐蚀磨损。72磨损过程磨损过程机械零件典型的磨损过程分为磨合、稳定磨损和剧烈磨损机械零件
7、典型的磨损过程分为磨合、稳定磨损和剧烈磨损3个阶段。个阶段。8 3减磨措施减磨措施正确选用摩擦副的材料组合,使摩擦因数小、磨损率低,正确选用摩擦副的材料组合,使摩擦因数小、磨损率低,是减少磨损的先决条件。是减少磨损的先决条件。进行有效的润滑,使摩擦副尽可能在液体摩擦或混合摩擦进行有效的润滑,使摩擦副尽可能在液体摩擦或混合摩擦状态下工作,是减少磨损的重要措施。状态下工作,是减少磨损的重要措施。对摩擦副的表面进行适当的处理,提高耐磨性,可以降低对摩擦副的表面进行适当的处理,提高耐磨性,可以降低磨粒磨损。磨粒磨损。提高加工和装配精度,使压力尽可能均匀分布,结构上有提高加工和装配精度,使压力尽可能均匀
8、分布,结构上有利散热和磨屑排出等,可以减轻磨损。利散热和磨屑排出等,可以减轻磨损。将滑动摩擦改为滚动摩擦,其减小摩擦和减轻磨损的效果将滑动摩擦改为滚动摩擦,其减小摩擦和减轻磨损的效果显著。显著。9三、机械中的润滑三、机械中的润滑润滑是降低摩擦、减少磨损的有效措施之一。通过润滑,还可润滑是降低摩擦、减少磨损的有效措施之一。通过润滑,还可以达到降低温升、防止锈蚀、缓和冲击、减小振动、清除磨屑以达到降低温升、防止锈蚀、缓和冲击、减小振动、清除磨屑或形成密封等目的。或形成密封等目的。4种润滑状态:流体润滑、弹性流体动力润滑、边界润滑和混种润滑状态:流体润滑、弹性流体动力润滑、边界润滑和混合润滑。合润滑
9、。101流体润滑流体润滑 “面接触面接触”的两摩擦表面被一层有足够厚度、足够压力的的两摩擦表面被一层有足够厚度、足够压力的连续油膜完全隔开的状态,称为流体润滑。连续油膜完全隔开的状态,称为流体润滑。如果由外部供油装备(如油泵)输入高压润滑油,强迫形成如果由外部供油装备(如油泵)输入高压润滑油,强迫形成压力油膜使两摩擦表面分开,称为流体静力润滑,适用于两压力油膜使两摩擦表面分开,称为流体静力润滑,适用于两相对静止的平行表面间的润滑;相对静止的平行表面间的润滑;如果油的压力是在满足若干条件下由流动着的油自身内部产如果油的压力是在满足若干条件下由流动着的油自身内部产生,称为流体动力润滑,适用于构成低
10、副的两不平行表面间生,称为流体动力润滑,适用于构成低副的两不平行表面间的润滑。的润滑。形成流体动力润滑的条件是:形成流体动力润滑的条件是:摩擦表面间必须有一定的相摩擦表面间必须有一定的相对运动速度;对运动速度;顺着相对运动速度方向,润滑油从大口进,顺着相对运动速度方向,润滑油从大口进,从小口出,即油层必须呈楔形;从小口出,即油层必须呈楔形;润滑油要有一定的粘度,润滑油要有一定的粘度,且供油充足;且供油充足;工作表面的粗糙度值要小。工作表面的粗糙度值要小。11 2弹性流体动力润滑弹性流体动力润滑对于对于“点接触点接触”或或“线接触线接触”的摩擦副,接触部位小,单位的摩擦副,接触部位小,单位压力很
11、高,必须考虑流体动力效应。润滑油的压力压力很高,必须考虑流体动力效应。润滑油的压力-粘度特性粘度特性和接触体弹性变形三者的联合作用,此时的润滑油膜厚度通和接触体弹性变形三者的联合作用,此时的润滑油膜厚度通常在常在10 10 m的范围时,能够将点、线接触的高应力摩擦的范围时,能够将点、线接触的高应力摩擦副的表面完全分隔开来,形成弹性流体动力润滑。副的表面完全分隔开来,形成弹性流体动力润滑。3边界润滑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状态,称为边界润滑,即边界摩擦状态。微凸体接触的状态,称为边界润滑,即边界摩
12、擦状态。4混合润滑混合润滑混合润滑是介于边界润滑和弹性流体动力润滑之间的状态,混合润滑是介于边界润滑和弹性流体动力润滑之间的状态,润滑油膜厚度为润滑油膜厚度为10 10 m,即混合摩擦状态。,即混合摩擦状态。-7-6-8-612第第3节节 润滑剂及其选择润滑剂及其选择能降低摩擦阻力的材料,称为润滑剂。能降低摩擦阻力的材料,称为润滑剂。润滑剂有液体、半固体、固体和气体四类。润滑剂有液体、半固体、固体和气体四类。固体润滑剂如石墨、二硫化钼、二硫化钨、聚四氟乙烯等耐固体润滑剂如石墨、二硫化钼、二硫化钨、聚四氟乙烯等耐高温、高压能力强,常用在高压、低速、重载、高温处或不高温、高压能力强,常用在高压、低
13、速、重载、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。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。小,在轻载高速时有良好的润滑性能。一般机械中常用液体润滑剂一般机械中常用液体润滑剂润滑油和半固体润滑剂润滑油和半固体润滑剂润滑脂来润滑。润滑脂来润滑。13一、润滑油及其选择一、润滑油及其选择1润滑油的主要性能指标润滑油的主要性能指标(1)粘度)粘度 粘度是指油品抵抗剪切变形的能力,是选用润滑粘度是指油品抵抗剪切变形的
14、能力,是选用润滑油的主要依据。润滑油粘度越大,承载能力也越大。粘度的油的主要依据。润滑油粘度越大,承载能力也越大。粘度的大小可用动力粘度、运动粘度等表示。大小可用动力粘度、运动粘度等表示。动力粘度动力粘度 对于对于1m3的液体,如果其上下表面发生相对速的液体,如果其上下表面发生相对速度为度为1m/s的相对运动时所需切向力为的相对运动时所需切向力为1N,则称该液体的粘度,则称该液体的粘度为为1Pas(=1Ns/m2)。)。运动粘度运动粘度 液体的动力粘度与液体在相同温度下密度的比值液体的动力粘度与液体在相同温度下密度的比值称为该液体的运动粘度,我国的石油产品常用运动粘度来标称为该液体的运动粘度,
15、我国的石油产品常用运动粘度来标定。定。14 (2)闪点和燃点)闪点和燃点 在规定条件下加热油品,当油蒸气与火焰接触时,发生闪在规定条件下加热油品,当油蒸气与火焰接触时,发生闪火时的最低温度称为闪点;火时的最低温度称为闪点;闪火后持续秒钟以上的最低温度称为燃点。闪火后持续秒钟以上的最低温度称为燃点。(3)倾点)倾点 油品在规定条件下冷却到能继续流动的最低温油品在规定条件下冷却到能继续流动的最低温度称为倾点。润滑油的使用温度应高于倾点度称为倾点。润滑油的使用温度应高于倾点3以上。以上。(4)油性)油性 润滑油吸附于摩擦表面上形成强固油膜的性能,润滑油吸附于摩擦表面上形成强固油膜的性能,称为油性。油
16、性受温度的影响较大,温度越高,油的吸附称为油性。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。能力越低,油性越差。(5)水分水分指润滑油中的含水量,以其质量占油品)水分水分指润滑油中的含水量,以其质量占油品总质量的百分数表示。总质量的百分数表示。152润滑油的品种润滑油的品种润滑油主要有矿物油、动植物油、合成油等,其中以石油产润滑油主要有矿物油、动植物油、合成油等,其中以石油产品为主的矿物油资源丰富,价格便宜,适用范围广且稳定性品为主的矿物油资源丰富,价格便宜,适用范围广且稳定性好(不易变质),得到广泛应用。好(不易变质),得到广泛应用。工业用润滑油按照应用场合分全损耗系统用油、
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