機械設計基礎課件第2章摩擦磨損及潤滑

1、第2章 摩擦、磨損與潤滑概述2-1 摩擦2-2 磨損2-3 潤滑劑、添加劑和潤滑方法2-4 流體潤滑原理簡介2-0 概述2-5 密封q摩擦摩擦兩個接觸表面作相對運動或有相對運動趨勢時，兩個接觸表面作相對運動或有相對運動趨勢時，阻止其產(chǎn)生相對運動的現(xiàn)象；阻止其產(chǎn)生相對運動的現(xiàn)象；摩擦是引起能量損耗的主要摩擦是引起能量損耗的主要原因原因q磨損磨損由于摩擦引起的摩擦能耗和導致表面材料的不由于摩擦引起的摩擦能耗和導致表面材料的不斷損耗或轉(zhuǎn)移，即形成磨損斷損耗或轉(zhuǎn)移，即形成磨損 ； 磨損是造成零件失效和材料損耗的主要原因磨損是造成零件失效和材料損耗的主要原因q潤滑潤滑是減輕摩擦和磨損所應采取的措施。是減

2、輕摩擦和磨損所應采取的措施。 2-0 概述概述 關于摩擦、磨損與潤滑的學科構(gòu)成了關于摩擦、磨損與潤滑的學科構(gòu)成了摩擦學摩擦學(Tribology)(Tribology)。 研究相對運動的作用表面間的摩擦、磨損和潤滑，以及三者間研究相對運動的作用表面間的摩擦、磨損和潤滑，以及三者間相互關系的理論與應用的一門邊緣學科。相互關系的理論與應用的一門邊緣學科。摩擦的二重性摩擦的二重性 消極影響消極影響： 消耗能源；消耗能源； 破壞精度（包括磨損和爬行）；破壞精度（包括磨損和爬行）； 增大噪聲增大噪聲 積極作用積極作用： 驅(qū)動驅(qū)動( (摩擦輪、無級變速、帶傳動）摩擦輪、無級變速、帶傳動） 緩沖，如宇航員座

3、椅；緩沖，如宇航員座椅； 自鎖、制動，如汽車拖拉機的摩擦制自鎖、制動，如汽車拖拉機的摩擦制動器等動器等 全世界工業(yè)部門使用的能源中，約有全世界工業(yè)部門使用的能源中，約有1/31/31/21/2最終以各種形式損耗在摩擦上。最終以各種形式損耗在摩擦上。 磨損造成的損失是摩擦損失的磨損造成的損失是摩擦損失的1212倍。倍。在失效的在失效的機械零件中，大約有機械零件中，大約有8080是由于各種形式的磨損所是由于各種形式的磨損所造成。造成。 在機械設計中若能很好地運用已有的研究成果在機械設計中若能很好地運用已有的研究成果，正確處理好摩擦、磨損和潤滑中的各種問題正確處理好摩擦、磨損和潤滑中的各種問題，則，

4、則所取得的經(jīng)濟效益必將是巨大的所取得的經(jīng)濟效益必將是巨大的, ,則既減少設備維則既減少設備維修次數(shù)和費用，又能節(jié)省制造零件及其所需材料的修次數(shù)和費用，又能節(jié)省制造零件及其所需材料的費用。費用。摩擦分類：摩擦分類：滑動摩擦滑動摩擦 滾動摩擦滾動摩擦內(nèi)摩擦內(nèi)摩擦外摩擦外摩擦靜摩擦靜摩擦動摩擦動摩擦是否相對運動是否相對運動微觀宏觀微觀宏觀2-1 2-1 摩擦摩擦位移形式位移形式滑動摩擦滑動摩擦干摩擦干摩擦混合摩擦混合摩擦邊界摩擦邊界摩擦流體摩擦流體摩擦混合潤滑混合潤滑邊界潤滑邊界潤滑流體潤滑流體潤滑通常用膜厚比來估計兩滑動表面的摩擦狀態(tài)通常用膜厚比來估計兩滑動表面的摩擦狀態(tài) 兩滑動表面間，最小公稱油

5、膜厚度；兩滑動表面間，最小公稱油膜厚度； 分別為兩表面輪廓均方根偏差；分別為兩表面輪廓均方根偏差； 邊界摩擦邊界摩擦 混合摩擦?；旌夏Σ痢?流體摩擦流體摩擦 221/212/()minqqhRRminh()m12,qqRR11 3 越大，油膜承載比例越大，越大，油膜承載比例越大，f f也就越小。也就越小。3()m1 1、干摩擦、干摩擦 表面間無任何潤滑劑或保護膜的純金屬接觸時表面間無任何潤滑劑或保護膜的純金屬接觸時的摩擦。通常將未經(jīng)人為潤滑的摩擦狀態(tài)當作的摩擦。通常將未經(jīng)人為潤滑的摩擦狀態(tài)當作“干干摩擦摩擦”處理。處理。1、摩擦理論：、摩擦理論： 庫侖公式庫侖公式 nfFfF2、新理論：分子、

6、新理論：分子機械理論、能量理論、粘機械理論、能量理論、粘著理論。著理論。摩擦的機理摩擦的機理 運動副的摩擦表面被吸附在表面的邊界膜隔開運動副的摩擦表面被吸附在表面的邊界膜隔開, ,起到一起到一定潤滑作用，但由于邊界膜較薄，因此磨損不可避免。定潤滑作用，但由于邊界膜較薄，因此磨損不可避免。 摩擦性質(zhì)取決于邊界膜和表面的吸附性能即化學性質(zhì)。摩擦性質(zhì)取決于邊界膜和表面的吸附性能即化學性質(zhì)。 邊界摩擦摩擦系數(shù)邊界摩擦摩擦系數(shù)f0.1f0.1；( (膜厚比膜厚比1)1) 2 2、邊界摩擦、邊界摩擦按邊界膜形成機理，邊界膜分為：按邊界膜形成機理，邊界膜分為：物理吸附膜（極性分子）物理吸附膜（極性分子）反應

7、膜反應膜化學吸附膜（化學鍵）化學吸附膜（化學鍵）3 3、流體摩擦、流體摩擦流體摩擦：流體摩擦：指運動副的摩擦表面指運動副的摩擦表面被潤滑膜完全隔開被潤滑膜完全隔開（334 4）摩擦性質(zhì)摩擦性質(zhì)取決于流體內(nèi)部分子間取決于流體內(nèi)部分子間粘性阻力的摩擦。粘性阻力的摩擦。流體摩擦時的摩擦系數(shù)最小流體摩擦時的摩擦系數(shù)最?。╢=0.001f=0.0010.0080.008），無磨損產(chǎn)無磨損產(chǎn)生。生。摩 擦3 4 4、混合摩擦、混合摩擦混合摩擦：混合摩擦：摩擦表面間處于邊摩擦表面間處于邊界摩擦和流體摩擦的混合狀界摩擦和流體摩擦的混合狀 態(tài)（態(tài)（ =1=13 3） ?；旌夏Σ聊苡行Ы档湍Σ磷枇?，混合摩擦能有效

8、降低摩擦阻力，其摩擦系數(shù)比邊界摩擦時要小其摩擦系數(shù)比邊界摩擦時要小得多。得多。 介于流體摩擦和邊界摩擦之間，薄膜厚度僅介于流體摩擦和邊界摩擦之間，薄膜厚度僅幾納米，在現(xiàn)代精密機械系統(tǒng)或幾納米，在現(xiàn)代精密機械系統(tǒng)或MEMSMEMS（微機電系（微機電系統(tǒng)）中普遍存在。統(tǒng)）中普遍存在。5、薄膜潤滑狀態(tài)隨著科學技術(shù)的發(fā)展，關于摩擦學的研究已逐漸深入到微觀研究領域，形隨著科學技術(shù)的發(fā)展，關于摩擦學的研究已逐漸深入到微觀研究領域，形成了成了納米摩擦學理論納米摩擦學理論，引發(fā)出許多新的概念，比如提出了，引發(fā)出許多新的概念，比如提出了超潤滑超潤滑的概念等。的概念等。 從理論上講，超潤滑是實現(xiàn)摩擦系數(shù)為零的摩擦

9、狀態(tài)，但在實際研究中，從理論上講，超潤滑是實現(xiàn)摩擦系數(shù)為零的摩擦狀態(tài)，但在實際研究中，一般認為摩擦系數(shù)在一般認為摩擦系數(shù)在0.0010.001量級（或更低）的摩擦狀態(tài)即可認為屬于超潤滑。量級（或更低）的摩擦狀態(tài)即可認為屬于超潤滑。 關于這方面的研究也是目前關于這方面的研究也是目前納米摩擦學納米摩擦學研究的一個重要方面，同學們應對研究的一個重要方面，同學們應對此給予關注。此給予關注。2-2 2-2 磨損磨損磨損：磨損：運動副之間的摩擦而導致零件表面材料的逐漸喪失或遷移運動副之間的摩擦而導致零件表面材料的逐漸喪失或遷移。磨損會影響機器的效率，降低工作的可靠性，甚至促使機磨損會影響機器的效率，降低工

10、作的可靠性，甚至促使機器提前報廢。器提前報廢。 另外，工程上也有不少利用磨損作業(yè)的場合，如精加工中另外，工程上也有不少利用磨損作業(yè)的場合，如精加工中的磨削及拋光，機器的磨合等。的磨削及拋光，機器的磨合等。 對磨損的研究開展較晚，對磨損的研究開展較晚，2020世紀世紀5050年代提出粘著理論后，年代提出粘著理論后，6060年代在相繼研制出各種表面分析儀器的基礎上，磨損研究才得以年代在相繼研制出各種表面分析儀器的基礎上，磨損研究才得以迅速開展。迅速開展。磨損二重性磨損二重性1 1、磨合階段：、磨合階段：表面輪廓峰的形狀變化表面輪廓峰的形狀變化表面材料被加工硬化表面材料被加工硬化3 3、劇烈磨損階段

11、、劇烈磨損階段: :即將報廢階段。即將報廢階段。經(jīng)穩(wěn)定磨損后，零件表經(jīng)穩(wěn)定磨損后，零件表面破壞，運動副間隙增大面破壞，運動副間隙增大動載振動動載振動潤滑狀態(tài)改變潤滑狀態(tài)改變溫升溫升磨損速度急劇上升磨損速度急劇上升直至零件失效直至零件失效 。2 2、穩(wěn)定磨損階段、穩(wěn)定磨損階段: :代表零件使用壽命的長短。代表零件使用壽命的長短。結(jié)論：結(jié)論：力求縮短磨合期，力求縮短磨合期，延長穩(wěn)定磨損期，延長穩(wěn)定磨損期，推遲劇烈磨損的到來。推遲劇烈磨損的到來。零件的磨損過程：零件的磨損過程：磨損分類：磨損分類：點蝕磨損點蝕磨損膠合磨損膠合磨損擦傷磨損擦傷磨損粘附磨損粘附磨損磨粒磨損磨粒磨損疲勞磨損疲勞磨損流體磨粒

12、磨損和沖蝕磨損流體磨粒磨損和沖蝕磨損機械化學磨損（腐蝕磨損）機械化學磨損（腐蝕磨損）微動磨損（微動損傷）微動磨損（微動損傷）磨損機理磨損機理磨損結(jié)果磨損結(jié)果v1 1、粘附磨損、粘附磨損也稱膠合，當摩擦表面的輪也稱膠合，當摩擦表面的輪廓峰在相互作用的各點處由于瞬時的溫升和壓廓峰在相互作用的各點處由于瞬時的溫升和壓力發(fā)生力發(fā)生“冷焊冷焊”后，在相對運動時，材料從一后，在相對運動時，材料從一個表面遷移到另一個表面，便形成粘附磨損。個表面遷移到另一個表面，便形成粘附磨損。v2 2、磨粒磨損、磨粒磨損也簡稱磨損。外部進入的硬質(zhì)顆也簡稱磨損。外部進入的硬質(zhì)顆?；蚰Σ帘砻嫔系挠操|(zhì)突出物在較軟材料的表面上粒或

13、摩擦表面上的硬質(zhì)突出物在較軟材料的表面上進行微切削進行微切削（犁刨出很多溝紋時被移去的材料）（犁刨出很多溝紋時被移去的材料）的的過程叫磨粒磨損過程叫磨粒磨損 。3 3、疲勞磨損、疲勞磨損也稱點蝕，是由于摩擦表面材也稱點蝕，是由于摩擦表面材料微體積在交變的摩擦力作用下，反復變形所料微體積在交變的摩擦力作用下，反復變形所產(chǎn)生的材料疲勞所引起的磨損。產(chǎn)生的材料疲勞所引起的磨損。v4 4、沖蝕磨損、沖蝕磨損流體中所夾帶的硬質(zhì)物質(zhì)或顆粒，流體中所夾帶的硬質(zhì)物質(zhì)或顆粒，在流體沖擊力作用下而在摩擦表面引起的機械磨損在流體沖擊力作用下而在摩擦表面引起的機械磨損。v5 5、腐蝕磨損、腐蝕磨損當摩擦表面材料在環(huán)境

14、的化學或電當摩擦表面材料在環(huán)境的化學或電化學作用下引起腐蝕，在摩擦副相對運動時所產(chǎn)生化學作用下引起腐蝕，在摩擦副相對運動時所產(chǎn)生的磨損即為腐蝕磨損的磨損即為腐蝕磨損。v6 6、微動磨損、微動磨損是指摩擦副在微幅運動時，由上述是指摩擦副在微幅運動時，由上述各磨損機理共同形成的復合磨損。微幅運動可理解各磨損機理共同形成的復合磨損。微幅運動可理解為不足以使磨粒脫離摩擦副的相對運動為不足以使磨粒脫離摩擦副的相對運動。2-3 2-3 潤滑劑、添加劑和潤滑辦法潤滑劑、添加劑和潤滑辦法一、潤滑劑一、潤滑劑作用：作用：減小摩擦、磨損；散熱降溫；緩沖、吸振；密封減小摩擦、磨損；散熱降溫；緩沖、吸振；密封固體（如

15、石墨、二硫化鉬、聚四氟乙?。┕腆w（如石墨、二硫化鉬、聚四氟乙?。┓诸惙诸愐后w（如油、水及液態(tài)金屬）液體（如油、水及液態(tài)金屬）氣體（如空氣或其他氣態(tài)工作介質(zhì)）氣體（如空氣或其他氣態(tài)工作介質(zhì)）半固體（如潤滑脂）半固體（如潤滑脂） 潤滑脂潤滑脂 潤滑油潤滑油常用常用潤滑劑的作用是潤滑、冷卻、沖洗、密封、減振、卸荷、保護等。潤滑劑的作用是潤滑、冷卻、沖洗、密封、減振、卸荷、保護等。1.1.潤滑作用潤滑作用 是改善摩擦狀況、減少摩擦、防止磨損，同時還能減少動力消是改善摩擦狀況、減少摩擦、防止磨損，同時還能減少動力消耗。耗。2.2.冷卻作用冷卻作用 在摩擦時產(chǎn)生的熱量、大部分被潤滑油帶走，少部分熱量經(jīng)過在

16、摩擦時產(chǎn)生的熱量、大部分被潤滑油帶走，少部分熱量經(jīng)過傳導輻射直接散發(fā)出去。傳導輻射直接散發(fā)出去。3.3.沖洗作用沖洗作用 磨損下來的碎屑可被潤滑油帶走，稱為沖洗作用。沖洗作用的磨損下來的碎屑可被潤滑油帶走，稱為沖洗作用。沖洗作用的好壞對磨損影響很大，在摩擦面間形成的潤滑油很薄，金屬碎屑停留在摩擦好壞對磨損影響很大，在摩擦面間形成的潤滑油很薄，金屬碎屑停留在摩擦面上會破壞油膜，形成干摩擦，造成磨粒磨損。面上會破壞油膜，形成干摩擦，造成磨粒磨損。4.4.密封作用密封作用 壓縮機的缸壁與活塞之間的密封，就是借助于潤滑油的密封作壓縮機的缸壁與活塞之間的密封，就是借助于潤滑油的密封作用。用。5.5.減振

17、作用減振作用 摩擦件在油膜上運動，好像浮在摩擦件在油膜上運動，好像浮在“油枕油枕”上一樣，對設備的振上一樣，對設備的振動起一定的緩沖作用。動起一定的緩沖作用。6.6.卸荷作用卸荷作用 由于摩擦面間有油膜存在，作用在摩擦面上的負荷就比較均勻由于摩擦面間有油膜存在，作用在摩擦面上的負荷就比較均勻地通過油膜分布在摩擦面上，油膜的這種作用叫卸荷作用。地通過油膜分布在摩擦面上，油膜的這種作用叫卸荷作用。7.7.保護作用保護作用 可以防腐和防塵，起保護作用。可以防腐和防塵，起保護作用。二、潤滑劑的性能與選擇二、潤滑劑的性能與選擇（一）（一）. .潤滑油潤滑油分分類類有機油（動植物油）有機油（動植物油）使用

18、較少，性能不穩(wěn)定使用較少，性能不穩(wěn)定礦物油（石油產(chǎn)品）礦物油（石油產(chǎn)品）來源廣、成本低，適用范來源廣、成本低，適用范 圍廣且穩(wěn)定性好，故應用最為廣泛圍廣且穩(wěn)定性好，故應用最為廣泛合成油（用化學手段合成）合成油（用化學手段合成）有特殊性能，針對有特殊性能，針對 特殊用途，但成本較高特殊用途，但成本較高動力粘度動力粘度（Pa.s）運動粘度運動粘度 （cm2/s）（潤滑油牌號）（潤滑油牌號）條件粘度條件粘度 E（Et）q1 1、粘度、粘度表征了潤滑油抵抗變形的能力，標志著液體表征了潤滑油抵抗變形的能力，標志著液體內(nèi)部產(chǎn)生相對運動時中內(nèi)摩擦阻力的大小。內(nèi)部產(chǎn)生相對運動時中內(nèi)摩擦阻力的大小。 粘度是最重

19、要的性能指標，也是選擇潤粘度是最重要的性能指標，也是選擇潤滑油的主要依據(jù)?；偷闹饕罁?jù)。粘度分粘度分潤滑油的性能評價指標潤滑油的性能評價指標 此式稱為牛頓粘性定律。式中，此式稱為牛頓粘性定律。式中，u u為油層中任一點為油層中任一點的速度；的速度； 比例常數(shù)比例常數(shù)為流體的動力粘度（常簡稱為粘度）為流體的動力粘度（常簡稱為粘度）。 1 1）動力粘度）動力粘度uy 牛頓在牛頓在16871687年提出了粘性液的摩擦定律年提出了粘性液的摩擦定律（粘性定律），（粘性定律），即：在流體中任意點處的切應即：在流體中任意點處的切應力均與該處流體的速度梯度成正比。力均與該處流體的速度梯度成正比。牛頓液體牛頓

20、液體SISI（國際單位制）（國際單位制）: : Ns/m2Ns/m2或或PasPas。C.G.S.C.G.S.（絕對單位制）：（絕對單位制）：PoisePoise，簡稱，簡稱泊（泊（P P） 或泊的百分之一，即或泊的百分之一，即厘泊（厘泊（cPcP）。 1 P=0.1 Pas1 cP=0.001 Pas 在工程中，常常將在工程中，常常將流體的動力粘度流體的動力粘度 與其密度與其密度 的的比值作為流體的粘度，這一粘度稱為運動粘度比值作為流體的粘度，這一粘度稱為運動粘度，常，常用用 表示。運動粘度的表達式為：表示。運動粘度的表達式為：運動粘度單位：運動粘度單位：SISI制制m m2 2/s/s。

21、C.G.S.C.G.S.制：制：StokeStoke，簡稱，簡稱StSt（斯斯），），1 St=1cm1 St=1cm2 2/s=100 /s=100 cSt =10=10-4-4 m m2 2/s/s。 常用常用StSt的百分之一的百分之一cStcSt作為單位，稱為作為單位，稱為厘斯厘斯，因而因而1 cSt= 1 mm1 cSt= 1 mm2 2/s/s。2 2）、運動粘度）、運動粘度 潤滑油的牌號就是該潤滑油在潤滑油的牌號就是該潤滑油在4040 C C（或（或100100 C C）時運動粘）時運動粘度（以厘斯為單位）的平均值。例圖度（以厘斯為單位）的平均值。例圖2-7 L-AN152-7

22、L-AN15。3 3）、條件粘度）、條件粘度以以 為條件粘度單位。為條件粘度單位。運動粘度運動粘度(cSt)(cSt)和恩氏粘度之間可通過下式進行換算：和恩氏粘度之間可通過下式進行換算：t0EEE8.648.0-t當當1.35 3.2時時 當當 3.2時時EEEE4.07.6-tE16.2 7.41 Et當時 在一定條件下，利用某種規(guī)格的粘度計，通過在一定條件下，利用某種規(guī)格的粘度計，通過測定潤滑油穿過規(guī)定孔道的時間來進行計量的粘度。測定潤滑油穿過規(guī)定孔道的時間來進行計量的粘度。影響潤滑油粘度的主要因素影響潤滑油粘度的主要因素 溫度和壓力對粘度影響較大：溫度和壓力對粘度影響較大：溫度溫度，粘度

23、，粘度（粘溫指數(shù)）；（粘溫指數(shù)）；壓力（壓力（20Mpa)20Mpa)，粘度，粘度q2 2、油性、油性 油性是指潤滑油的極性分子與金屬表面吸附形成邊油性是指潤滑油的極性分子與金屬表面吸附形成邊界油膜的吸附能力。在低速、重載的情況下，一般都是界油膜的吸附能力。在低速、重載的情況下，一般都是邊界潤滑，油性就有特別重要的意義。邊界潤滑，油性就有特別重要的意義。 q3 3、凝點、凝點 潤滑油冷卻到不能流動時的溫度稱潤滑油冷卻到不能流動時的溫度稱凝點凝點，在低溫下，在低溫下工作的機械應用凝點低的潤滑油工作的機械應用凝點低的潤滑油。q4 4、閃點和燃點、閃點和燃點 蒸發(fā)的油氣，一遇火焰即能閃光時的最低溫度

24、，稱蒸發(fā)的油氣，一遇火焰即能閃光時的最低溫度，稱為油的閃點。閃光時間長達為油的閃點。閃光時間長達5 5秒時的油溫稱為燃點。高溫秒時的油溫稱為燃點。高溫工作時應選閃點較高的潤滑油。工作時應選閃點較高的潤滑油。 q5 5、氧化穩(wěn)定性、氧化穩(wěn)定性 防止防止?jié)櫥驮跐櫥驮诟邷叵卵趸伤嵝晕镔|(zhì)從而影響潤高溫下氧化生成酸性物質(zhì)從而影響潤滑油性能并腐蝕金屬的能力滑油性能并腐蝕金屬的能力。 潤滑脂是由潤滑油和各種稠化劑潤滑脂是由潤滑油和各種稠化劑( (如鈣、鈉、如鈣、鈉、鋁、鋰等金屬皂鋁、鋰等金屬皂) )混合稠化而成的膏壯混合物?；旌铣砘傻母鄩鸦旌衔铩?潤滑脂潤滑脂密封簡單密封簡單，不需經(jīng)常加添，不需

25、經(jīng)常加添，不易流失不易流失，對載荷和速度的變化有較大的適應范圍，受溫度對載荷和速度的變化有較大的適應范圍，受溫度的影響不大的影響不大，但，但摩擦損耗較大，機械效率較低摩擦損耗較大，機械效率較低，。，。且且潤滑脂易變質(zhì)潤滑脂易變質(zhì)，不如潤滑油穩(wěn)定。，不如潤滑油穩(wěn)定。 總的來說，一般參數(shù)的機器，特別是低速或總的來說，一般參數(shù)的機器，特別是低速或帶有沖擊的機器，都可以使用潤滑脂潤滑。帶有沖擊的機器，都可以使用潤滑脂潤滑。2 2、潤滑脂、潤滑脂 A) A)鈣基脂：抗水，適于輕中重載荷；鈣基脂：抗水，適于輕中重載荷；B)B)鈉基脂：高溫，但不抗水；鈉基脂：高溫，但不抗水；C)C)鋰基脂：多用途，最好；鋰

26、基脂：多用途，最好；D)D)鋁基脂：高度耐水性，航運機械鋁基脂：高度耐水性，航運機械 E)E)其它特種潤滑脂（特種合成油、添加劑、其它特種潤滑脂（特種合成油、添加劑、 稠化劑等）稠化劑等）潤潤滑滑脂脂分分類類 潤滑脂的主要性能指標潤滑脂的主要性能指標1 1）針）針( (錐錐) )入度入度軟硬程度軟硬程度h h（以（以0.1mm0.1mm計計) )標志著潤滑脂內(nèi)阻力的標志著潤滑脂內(nèi)阻力的大小和流動性的強弱。大小和流動性的強弱。錐入度越小，表明潤滑錐入度越小，表明潤滑脂越稠，潤滑脂的牌號脂越稠，潤滑脂的牌號就是該潤滑脂錐入度的就是該潤滑脂錐入度的等級，牌號越小，針入等級，牌號越小，針入度等級越高。

27、度等級越高。 標準錐體，標準錐體，1.5N1.5N，25 25 ，5s5sh2 2）滴點）滴點 是指潤滑脂受熱后從標準測量杯的孔口滴下第是指潤滑脂受熱后從標準測量杯的孔口滴下第一滴油時的溫度。一滴油時的溫度。 半固體半固體流體的溫度轉(zhuǎn)折點，表示耐熱性。流體的溫度轉(zhuǎn)折點，表示耐熱性。 反映潤滑脂的耐高溫性能，潤滑脂的工作溫度反映潤滑脂的耐高溫性能，潤滑脂的工作溫度應低于滴點應低于滴點20302030。二、添加劑二、添加劑提高油性、極壓性提高油性、極壓性延長使用壽命延長使用壽命改善物理性能改善物理性能添加劑的作用添加劑的作用油性添加劑油性添加劑極壓添加劑極壓添加劑分散凈化劑分散凈化劑消泡添加劑消泡

28、添加劑抗氧化添加劑抗氧化添加劑降凝劑降凝劑增粘劑增粘劑添加劑的種類添加劑的種類添加劑添加劑為了提高油的品質(zhì)和性能，常在潤滑油或潤滑脂中加為了提高油的品質(zhì)和性能，常在潤滑油或潤滑脂中加入一些分量雖小但對潤滑劑性能改善其巨大作用的物質(zhì)。入一些分量雖小但對潤滑劑性能改善其巨大作用的物質(zhì)。三、潤滑方法三、潤滑方法油潤滑油潤滑脂潤滑脂潤滑 油潤滑在工程中的應用最普遍，脂潤滑常用油潤滑在工程中的應用最普遍，脂潤滑常用于運轉(zhuǎn)速度較低的場合，將潤滑脂涂抹于需潤滑于運轉(zhuǎn)速度較低的場合，將潤滑脂涂抹于需潤滑的零件上。潤滑脂還可以用于簡單的密封。的零件上。潤滑脂還可以用于簡單的密封。 潤滑油和潤滑脂的供應方法潤滑油

29、和潤滑脂的供應方法在設計中很重在設計中很重要，尤其是油潤滑時的供應方法與零件在工作要，尤其是油潤滑時的供應方法與零件在工作時所處潤滑狀態(tài)有著密切的關系時所處潤滑狀態(tài)有著密切的關系供供油油方方法法間歇式間歇式連續(xù)式連續(xù)式壓配式油杯，壓配式油杯，旋套式油杯旋套式油杯油壺或油油壺或油槍注油槍注油適用于小適用于小型、低速型、低速或間歇運或間歇運動的裝置動的裝置滴油潤滑滴油潤滑油環(huán)潤滑油環(huán)潤滑飛濺潤滑飛濺潤滑壓力循環(huán)潤滑壓力循環(huán)潤滑針閥油杯油芯油杯1 1、間歇潤滑裝置、間歇潤滑裝置v油壺、油槍，還有油壺、油槍，還有a(a(壓配式油杯）、壓配式油杯）、b b（旋套式注油杯）用（旋套式注油杯）用于人工定時加

30、油；于人工定時加油；常用潤滑裝置常用潤滑裝置2 2、連續(xù)供油潤滑裝置、連續(xù)供油潤滑裝置 根據(jù)所需供油量的大小可采用滴油潤滑、油環(huán)潤滑、根據(jù)所需供油量的大小可采用滴油潤滑、油環(huán)潤滑、浸油潤滑或噴油潤滑。浸油潤滑或噴油潤滑。 1 1）滴油潤滑）滴油潤滑2 2）油環(huán)潤滑）油環(huán)潤滑 在軸頸上套一油環(huán)，油環(huán)下部浸入油在軸頸上套一油環(huán)，油環(huán)下部浸入油池中，當軸頸旋轉(zhuǎn)時，靠摩擦力帶動油環(huán)旋轉(zhuǎn)，把油引入軸池中，當軸頸旋轉(zhuǎn)時，靠摩擦力帶動油環(huán)旋轉(zhuǎn)，把油引入軸承。油環(huán)浸在油池內(nèi)的深度約為其直徑的四分之一時，給油承。油環(huán)浸在油池內(nèi)的深度約為其直徑的四分之一時，給油量已足以維持液體潤滑狀態(tài)的需要。它常用于大型電機的滑

31、量已足以維持液體潤滑狀態(tài)的需要。它常用于大型電機的滑動軸承中。動軸承中。3 3）飛濺潤滑）飛濺潤滑4 4）壓力循環(huán)潤滑）壓力循環(huán)潤滑是最完善的給油方法，用油泵循環(huán)給油，給油充足，是最完善的給油方法，用油泵循環(huán)給油，給油充足，在油的循環(huán)系統(tǒng)中常配置過濾器、冷卻器。還可設置油壓在油的循環(huán)系統(tǒng)中常配置過濾器、冷卻器。還可設置油壓控制開關，當管路內(nèi)油壓下降時可報警、啟動輔助油泵或控制開關，當管路內(nèi)油壓下降時可報警、啟動輔助油泵或指令主機停車。給油方法安全可靠，但設備費用較高，常指令主機停車。給油方法安全可靠，但設備費用較高，常用于高速、重載或精密的重要機器中。用于高速、重載或精密的重要機器中。 脂潤滑

32、只能間歇供應潤滑脂。脂潤滑只能間歇供應潤滑脂。 圖示是常用的旋蓋式油杯，油杯中填滿潤滑脂，定圖示是常用的旋蓋式油杯，油杯中填滿潤滑脂，定期旋轉(zhuǎn)杯蓋，使容積減小而將潤滑脂注入軸承內(nèi)。期旋轉(zhuǎn)杯蓋，使容積減小而將潤滑脂注入軸承內(nèi)。 潤滑脂是工業(yè)上常用的潤滑材料之一，潤滑脂是一種具有塑性的潤滑劑，它由潤滑液體、稠化劑和添加劑三部分組成。潤滑脂的潤滑性質(zhì)取決于潤滑液體的性質(zhì)。稠化劑在潤滑脂中形成如海綿狀或蜂窩狀的結(jié)構(gòu)骨架，使其成為膏狀物質(zhì)。添加劑是指為改善潤滑脂某方面的使用性能而添加的少量物質(zhì)(如抗氧化劑、抗腐蝕劑等)。 潤滑脂的品種牌號繁多，其分類方法也多種多樣。但使用最多的是按稠化劑的類別來分，如皂

33、基潤滑脂、烴基潤滑脂、無機潤滑脂、有機潤滑脂。目前使用最廣泛、最普遍是皂基潤滑脂中的鈣基潤滑脂和鋰基潤滑脂。 潤滑脂在日常生活中也有著廣泛的用途，如自行車、手推車、畜力車、房門合頁等轉(zhuǎn)動軸承的潤滑，打氣筒皮碗的密封、金屬管路接頭的防漏（低壓環(huán)境）及刨鋸表面的防銹等。由于潤滑脂一次注入后可以維持相當長時間起作用，無需經(jīng)常加注，故使其更具經(jīng)濟性和實用性。2-4 2-4 流體潤滑原理簡介流體潤滑原理簡介一、流體動力潤滑一、流體動力潤滑流體潤滑1 流體動力潤滑流體動力潤滑指兩個作相對運動物體的摩擦表面，指兩個作相對運動物體的摩擦表面，借助借助于相對速度而產(chǎn)生的粘性流體膜于相對速度而產(chǎn)生的粘性流體膜將兩

34、摩擦表面完全隔開，將兩摩擦表面完全隔開，由流體膜產(chǎn)生的壓力來平衡外載荷。由流體膜產(chǎn)生的壓力來平衡外載荷。優(yōu)點：優(yōu)點：摩擦力小，磨損小，緩和振動與沖擊摩擦力小，磨損小，緩和振動與沖擊流體潤滑：分為流體潤滑：分為流體動力潤滑和流體靜力流體動力潤滑和流體靜力潤滑兩類。潤滑兩類。u1 1）如圖所示，兩平行板間充滿潤滑油，板）如圖所示，兩平行板間充滿潤滑油，板B B靜止不動，靜止不動，板板A A以速度以速度v v向左運動。當板上無載荷時兩平行板之間液向左運動。當板上無載荷時兩平行板之間液體各流層的速度呈三角形分布，板體各流層的速度呈三角形分布，板A A、B B之間帶進的油量之間帶進的油量等于帶出的油量，

35、因此兩板間油量保持不變，亦即板等于帶出的油量，因此兩板間油量保持不變，亦即板A A不不會下沉。會下沉。( (一一) )、流體動壓油膜的形成機理、流體動壓油膜的形成機理剪切流剪切流u2 2）但若板）但若板A A上承受載荷上承受載荷F F時，油向兩側(cè)擠出時，油向兩側(cè)擠出( (圖圖b)b)，于是板，于是板A A逐漸下沉，直到與板逐漸下沉，直到與板B B接觸。接觸。u這就說明兩平行板之間是不可能形成壓力油膜的！這就說明兩平行板之間是不可能形成壓力油膜的！動畫動畫u3 3）如果板）如果板A A與板與板B B不平行，板間的間隙沿運動方向不平行，板間的間隙沿運動方向由大到小呈收斂的楔形，并且板由大到小呈收斂

36、的楔形，并且板A A上承受載荷上承受載荷F F，如圖所示。，如圖所示。 當板當板A A運動時，兩端運動時，兩端的速度若仍按照三角的速度若仍按照三角形分布，則必然進油形分布，則必然進油多而出油少。由于液多而出油少。由于液體實際上是不可壓縮體實際上是不可壓縮的，必將在間隙內(nèi)的，必將在間隙內(nèi)“擁擠擁擠”而形成壓力，而形成壓力，迫使進口端的速度曲迫使進口端的速度曲線向內(nèi)凹，出口端的線向內(nèi)凹，出口端的速度曲線向外凸，不速度曲線向外凸，不會再是三角形分布。會再是三角形分布。v進口端間隙進口端間隙h h1 1大而速度大而速度曲線內(nèi)凹，出口端曲線內(nèi)凹，出口端h h2 2小小而速度曲線外凸，于是而速度曲線外凸，

37、于是有可能使帶進油量等于有可能使帶進油量等于帶出油量。同時，間隙帶出油量。同時，間隙內(nèi)形成的液體壓力將與內(nèi)形成的液體壓力將與外載荷外載荷F F平衡。這就說明平衡。這就說明在間隙內(nèi)形成了壓力油在間隙內(nèi)形成了壓力油膜。膜。v這種這種借助相對運動而在借助相對運動而在平板間隙中形成的壓力平板間隙中形成的壓力油膜稱為動壓油膜油膜稱為動壓油膜。剪切流剪切流+ +壓力流壓力流動畫動畫v vp p間隙內(nèi)的潤滑間隙內(nèi)的潤滑油形成了擁擠油形成了擁擠進油口進油口出油口出油口vF兩摩擦表面平行，兩摩擦表面平行，不會產(chǎn)生壓力油膜不會產(chǎn)生壓力油膜兩摩擦表面成兩摩擦表面成楔形間隙楔形間隙，產(chǎn)生了壓力油膜產(chǎn)生了壓力油膜( (

38、二二) )、形成動壓油膜的必要條件、形成動壓油膜的必要條件兩工作表面必須形成收斂的兩工作表面必須形成收斂的楔形間隙楔形間隙 相對滑動速度方向必須使相對滑動速度方向必須使?jié)櫥蛷拇罂谶M小口出潤滑油從大口進小口出兩工作表面必須具有一定的兩工作表面必須具有一定的相對滑動速度相對滑動速度 間隙中必須連續(xù)充滿具有一定間隙中必須連續(xù)充滿具有一定粘度的潤滑油粘度的潤滑油動畫動畫 以上兩方面均不忽視，而且相互影響、互為因果。以上兩方面均不忽視，而且相互影響、互為因果。 這時的計算必須把在油膜壓力下，摩擦表面的變形的彈這時的計算必須把在油膜壓力下，摩擦表面的變形的彈性方程、表述潤滑劑粘度與壓力間關系的粘壓方程與

39、流體動性方程、表述潤滑劑粘度與壓力間關系的粘壓方程與流體動力潤滑的主要方程結(jié)合起來，以求解油膜壓力分布、潤滑膜力潤滑的主要方程結(jié)合起來，以求解油膜壓力分布、潤滑膜厚度分布等問題。厚度分布等問題。 流體潤滑流體潤滑原理簡介流體潤滑原理簡介二、彈性流體動力潤滑二、彈性流體動力潤滑 彈性流體動力潤滑理論是研究在點、線接觸條件下，彈性流體動力潤滑理論是研究在點、線接觸條件下，兩彈性物體間的流體動力潤滑膜的力學性質(zhì)。兩彈性物體間的流體動力潤滑膜的力學性質(zhì)。 接觸體的局部彈性變形接觸體的局部彈性變形受潤零件間的油膜厚度受潤零件間的油膜厚度流體靜力潤滑是指流體靜力潤滑是指借助外部供入的壓力油形成的流體膜借助

40、外部供入的壓力油形成的流體膜來承受外載荷來承受外載荷的潤滑方式。的潤滑方式。三、流體靜力潤滑三、流體靜力潤滑 采用流體靜力潤滑可在采用流體靜力潤滑可在兩個靜止且平行兩個靜止且平行的摩擦表面間的摩擦表面間形成流體膜，其承載能力不依賴于流體粘度，故形成流體膜，其承載能力不依賴于流體粘度，故能用粘度能用粘度極低的潤滑劑極低的潤滑劑，且既可使摩擦副有較高的承載能力，又可，且既可使摩擦副有較高的承載能力，又可使摩擦力矩降低。使摩擦力矩降低。動畫動畫4.6 4.6 密封裝置密封裝置密封是為了阻止?jié)櫥蛷妮S承中流失，也是為了防止外界灰塵、水分等侵入軸承。根據(jù)密封元件間有無相對運動通常把密封分為靜密封和動密封

41、兩大類。密封結(jié)合面間沒有相對運動的密封稱為靜密封，密封元件間彼此有相對運動的密封稱為動密封。 各種型式的密封，都有其特點和使用范圍，設計密封時應先進行分析比較。密封可分為靜密封和動密封兩大類。 靜密封主要有墊密封、密封膠密封和直接接觸密封三大類。根據(jù)工作壓力，靜密封又可分為中低壓靜密封和高壓靜密封。中低壓靜密封常用材質(zhì)較軟寬度較寬的墊密封，高壓靜密封則用材質(zhì)較硬接觸寬度很窄的金屬墊片。 動密封可以分為旋轉(zhuǎn)密封和往復密封兩種基本類型。按密封件與其作相對運動的零部件是否接觸，可分為接觸式密封和非接觸式密封；按密封件和接觸位置又可分為圓周密封和端面密封，端面密封又稱為機械密封。動密封中的離心密封和螺

42、旋密封，是借助機器運轉(zhuǎn)時給介質(zhì)以動力得到密封，故有時稱為動力密封。根據(jù)密封結(jié)構(gòu)的類型、密封機理、密封件形狀和材料等，密封可按表1分類。表1 密封的分類 1.油封 油封，即潤滑油的密封。它常用于各種機械的軸承處，特別是滾動軸承的區(qū)別部位。其功能在于把油腔和外界隔離，對內(nèi)封油，對外封塵。 油封與其他密封比較有下列優(yōu)點： (1)油封重量輕，耗材少。(2)油封的安裝位置小，軸向尺寸小，容易加工。(3)密封性能好，使用壽命較長，對機器的振動和主軸的偏心都有一定的適應性。(4)拆卸容易，檢修方便。(5)價格便宜。 2.防塵密封 油封可作防塵密封的件使用。但是在粉塵嚴重或是為了保護其他密封件時，常常使用專門

43、的防塵密封。 防塵密封的材料，油壓機械多用橡膠，氣壓機械多用毛氈，飛機和寒帶工作的油缸為了對付活塞桿外部結(jié)冰而用金屬，化工部門為防止活塞桿上的粘著物也用金屬。 防塵密封對保護關鍵性的液壓設備是十分重要的。滲入塵土，不僅磨損密封件，而且會大大的磨損導向套和活塞桿。此外，雜質(zhì)進入液壓介質(zhì)中，也會影響操作閥和泵的功能，在最壞的情況下，也可能損壞這些裝置。防塵圈能除掉活塞桿表面上的塵土和雜物，但損壞活塞桿上的油膜，這對密封件的潤滑也有一定作用。 靜密封靜密封 直接接觸密封：直接接觸密封： 墊片、墊圈密封墊片、墊圈密封 自緊式密封自緊式密封 接觸式旋轉(zhuǎn)軸密封接觸式旋轉(zhuǎn)軸密封 在裝配狀態(tài)下使密封件與密封面

44、之間產(chǎn)生一個初始接觸壓力，使密在裝配狀態(tài)下使密封件與密封面之間產(chǎn)生一個初始接觸壓力，使密封件材料的表面產(chǎn)生適量的變形，與密封面相互接觸，堵塞流體通道，封件材料的表面產(chǎn)生適量的變形，與密封面相互接觸，堵塞流體通道，阻止液體的進出。阻止液體的進出。 為了減小密封件與密封面之間的摩擦，必須使二者之間保持一層適為了減小密封件與密封面之間的摩擦，必須使二者之間保持一層適當厚度的油膜，以避免產(chǎn)生干摩擦。因此，一切接觸式動密封均要在當厚度的油膜，以避免產(chǎn)生干摩擦。因此，一切接觸式動密封均要在一定的潤滑方式下工作。一定的潤滑方式下工作。氈圈密封氈圈密封 在端蓋或殼體上開出梯形槽，將矩形截面的氈圈放置在槽中與旋

45、轉(zhuǎn)軸在端蓋或殼體上開出梯形槽，將矩形截面的氈圈放置在槽中與旋轉(zhuǎn)軸密合接觸，用于低速、脂潤滑的場合。密合接觸，用于低速、脂潤滑的場合。油封密封油封密封 油封是依靠有彈性的唇部進行密封的標準密封件。油封密封，因結(jié)油封是依靠有彈性的唇部進行密封的標準密封件。油封密封，因結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、檢修方便，是目前應用最廣泛的一種接觸式旋轉(zhuǎn)構(gòu)簡單、價格便宜、檢修方便，是目前應用最廣泛的一種接觸式旋轉(zhuǎn)軸的密封方式軸的密封方式 機械密封機械密封 機械密封是由一對或數(shù)對動環(huán)與靜環(huán)組成的平面摩擦副構(gòu)成的密封機械密封是由一對或數(shù)對動環(huán)與靜環(huán)組成的平面摩擦副構(gòu)成的密封裝置裝置機械密封通常由以下四個部分組成：機械密封通常由

46、以下四個部分組成：1 1）由動、靜環(huán)組成的摩擦副；）由動、靜環(huán)組成的摩擦副；2 2）由彈性元件為主要零件的補償緩沖件；）由彈性元件為主要零件的補償緩沖件；3 3）輔助密封圈；）輔助密封圈；4 4）帶）帶動動環(huán)和軸一起回轉(zhuǎn)的構(gòu)件動動環(huán)和軸一起回轉(zhuǎn)的構(gòu)件。1一彈簧座；一彈簧座；2一彈簧；一彈簧；3一旋轉(zhuǎn)環(huán)一旋轉(zhuǎn)環(huán)(動環(huán)動環(huán))；4一壓蓋；一壓蓋；5一靜環(huán)密封圈；一靜環(huán)密封圈；6一防轉(zhuǎn)銷；一防轉(zhuǎn)銷；7一靜止環(huán)一靜止環(huán)(靜環(huán)靜環(huán))；8一動環(huán)密封圈；一動環(huán)密封圈；9一軸一軸(或軸套或軸套)；10-緊定螺釘緊定螺釘非接觸式旋轉(zhuǎn)軸密封非接觸式旋轉(zhuǎn)軸密封 在非接觸密封中不存在密封與運動部件之間的摩擦，因此也就沒

47、有在非接觸密封中不存在密封與運動部件之間的摩擦，因此也就沒有磨損。這樣的密封具有設計結(jié)構(gòu)簡單、耐用、運行可靠的顯著特點，磨損。這樣的密封具有設計結(jié)構(gòu)簡單、耐用、運行可靠的顯著特點，而且?guī)缀蹩梢圆痪S修保養(yǎng)。而且?guī)缀蹩梢圆痪S修保養(yǎng)。 迷宮密封迷宮密封 螺旋密封螺旋密封 螺旋密封是利用螺旋密封是利用旋轉(zhuǎn)軸表面上的螺紋，當軸旋轉(zhuǎn)時，螺紋旋轉(zhuǎn)軸表面上的螺紋，當軸旋轉(zhuǎn)時，螺紋起類似螺桿泵的作用，壓送流體流回箱體內(nèi)，以阻止流起類似螺桿泵的作用，壓送流體流回箱體內(nèi)，以阻止流體泄漏。體泄漏。磁流體密封簡介磁流體密封簡介 磁流體密封是一種非接觸密封，具有零泄漏、小摩擦、低功耗、無磁流體密封是一種非接觸密封，具有零

48、泄漏、小摩擦、低功耗、無磨損、無老化，結(jié)構(gòu)簡單，壽命長等特點，在氣體和真空密封、航磨損、無老化，結(jié)構(gòu)簡單，壽命長等特點，在氣體和真空密封、航天裝備、計算機硬盤軸承中得到廣泛應用天裝備、計算機硬盤軸承中得到廣泛應用 設備潤滑管理是設備工程的重要內(nèi)容之一。設備潤滑是防止和延緩零件磨損和其他形式失效的重要手段之一。加強設備的潤滑管理工作，并把它建立在科學管理的基礎上，對保證企業(yè)的均衡生產(chǎn)、保持設備完好并充分發(fā)揮設備效能、減少設備事故和故障、提高企業(yè)經(jīng)濟效益和社會經(jīng)濟效益都有著極其重要的意義。 搞好設備的潤滑工作是企業(yè)設備管理中不可忽視的環(huán)節(jié)。潤滑在機械傳動中和設備保養(yǎng)中均起著重要作用，潤滑能影響到設備性能、精度和壽命。對企業(yè)的在用設備，按技術(shù)規(guī)范的要求，正確選用各類潤滑材料，并按規(guī)定的潤滑時間、部位、數(shù)量進行潤滑，以降低摩擦、減少磨損，從而保證設備的正常運行、延長設備壽命、降低能耗、防治污染，達到提高經(jīng)濟效益的目的。1漏油及其分級對單臺設備而言，設備無漏油的標準應達到