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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。
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