搜索
1南京理工大学机械工程学院工业工程系第3章设备润滑管理2概述润滑管理是设备管理的重要基础工作。设备润滑不当必将加速设备磨损，造成设备故障和事故，加速设备技术状态劣化。据统计，60%以上的设备故障是由于润滑不良引起的，主要原因是润滑不合理，润滑剂选用不当，润滑装置太繁锁，有关人员对润滑要点未掌握导致。比如，机器磨损严重、噪声大、耗电高、油泡多、油温高及脂的流失、漏油普遍、低温性能差、启动困难和导轨的爬行，轴承卡死闷车、升降丝杆的抖动等等一系列问题均可能与设备润滑不良有关。33.1液压及润滑的作用和基本知识3.1.1用摩擦学来指导设备润滑管理摩擦学是研究有相对运动和相互作用的两表面摩擦、磨损、润滑等方面理论和工程实践的一门学科。所谓摩擦，是指当两个相对运动表面，在外力作用下发生相对位移时，物体运动受阻碍的现象。这个相对的接触面，叫摩擦面。4摩擦产生的原因：（1）表面不平（2）运动阻力摩擦带来的表观现象如高温、高压、噪音、磨损等。其中危害最大的是磨损，磨损有粘着磨损，磨料磨损，腐蚀磨损、表面疲劳磨损等类型，它直接影响机械设备的正常运转甚至失效5现代设备的失效很少是整体失效，多数是关键部件失效，而其中有以摩擦学失效最为常见。对摩擦副失效问题的解决，只能运用摩擦学原理，而不能用提高其他零部件质量的途径去解决。为了确保现代设备中大量存在的、多种形式的摩擦副的可靠性，必须优化设计摩擦副，包括摩擦副结构、材质及润滑装置、润滑系统润滑方式、润滑剂等的设计。63.1.2磨损QabⅠⅡⅢt磨损的三个阶段Ⅰ跑合阶段Ⅱ正常磨损阶段Ⅲ剧烈磨损阶段磨损机理（1）黏附磨损（2）磨料磨损（3）表面疲劳磨损（4）腐蚀磨损73.1.3润滑设备润滑是指将具有润滑性能的物质施入机器中作相对运动的零件的接触表面上，以减少接触表面的摩擦，降低磨损的技术方式。润滑机理（1）液体润滑（2）油性添加剂（3）极压添加剂使零件间接触表面的摩擦变为润滑剂本身的分子间的摩擦，从而起到降低摩擦、磨损的作用。8润滑剂的作用（1）润滑作用机器运转时，其摩擦副如得不到适当的润滑，就会产生干摩擦。干摩擦在短时间内产生的热量足以使金属熔化，造成机件的损坏甚至卡死（许多漏水或漏油的汽车出现拉缸、抱轴等故障，主要原因就在于此）。因此必须对发动机中的摩擦部位给予良好的润滑。当润滑油流到摩擦部位后，就会粘附在摩擦表面上形成一层油膜，减少摩擦机件之间的阻力，而油膜的强度和韧性是发挥其润滑作用的关键。9（2）冷却作用如燃料在发动机内燃烧后产生的热量，只有一小部分用于动力输出以及摩擦阻力消耗和辅助机构的驱动上；其余大部分热量除随废气排到大气中外，还会被发动机中的冷却介质带走一部分。发动机中多余的热必须排出机体，否则发动机会由于温度过高而烧坏。这一方面靠发动机冷却系来完成，另一方面靠润滑油从气缸、活塞、曲轴等表面吸收热量后带到油底壳中散发。10（3）洗涤作用机器在工作中，会产生许多污物。如吸入空气中带来的砂土、灰尘，混合气燃烧后形成的积炭，润滑油氧化后生成的胶状物，机件间摩擦产生金属屑等等。这些污物会附着在机件的摩擦表面上，如不清洗下来，就会加大机件的磨损。另外，大量的胶质会使运动环节卡滞，导致机器不能正常运转。因此，必须及时将这些污物清理，这个清洗过程是靠润滑油在机体内循环流动来完成的。11（4）密封作用如发动机的气缸与活塞、活塞环与环槽以及气门与气门座间均存在一定间隙，这样能保证各运动副之间不会卡滞。但这些间隙可造成气缸密封不好，燃烧室漏气，结果是降低气缸压力及发动机输出功率。润滑油在这些间隙中形成的油膜，保证了气缸的密封性，保持气缸压力及发动机输出功率，并能阻止废气向下窜入曲轴箱。12（5）防锈作用机器在运转或存放时，大气、润滑油、燃油中的水分以及燃烧产生的酸性气体，会对机件造成腐蚀和锈蚀，从而加大摩擦面的损坏。润滑油在机件表面形成的油膜，可以避免机件与水及酸性气体直接接触，防止产生腐蚀、锈蚀。13（6）消除冲击载荷如在压缩行程结束时，混合气开始燃烧，气缸压力急剧上升。这时，轴承间隙中的润滑油将缓和活塞、活塞销、连杆、曲轴等机件所受到的冲击载荷，使发动机平稳工作，并防止金属直接接触，减少磨损。14柴油机油的作用保护引擎的重要运动部件：润滑与减磨作用冷却作用密封密封清洁作用防腐防锈作用缓冲作用15润滑与减摩作用发动机的曲轴转速在2000-5000r/min，活塞的平均线速度达10-15m/s，在摩擦表面形成油膜很困难。随着发动机功率不断提高，承受负荷也越来越大，发动机的主要摩擦副曲轴与主轴瓦、连杆与连杆轴瓦、活塞环与缸套、凸轮与挺杆等，它们因摩擦而损失的能量比例如下图所示。由于油膜覆盖使摩擦副之间的相对运动具有较低的阻力，并使其磨损减至最低程度，从而保证摩擦副的正常运动。活塞环-缸套,61%连杆和轴瓦,28%阀系,8%其它,3%16冷却作用发动机直接受燃料燃烧和摩擦所承受的热量影响，运行温度较高，如活塞顶环槽、汽缸盖和汽缸壁的温度大多在280-320℃，因此要求机油能及时导出摩擦热和燃烧传导的热量，使机件保持适当的温度，保证发动机正常运转。一般内燃机的热效率为30～40%，一部分热量被循环的机油带走，另一部分被冷却系统散掉。冷却水100°C200-350°C100-180°C30-100°C17密封作用活塞环与缸套、活塞环与环槽之间有一定间隙，活塞运动时，如果间隙得不到密封，燃气会通过间隙窜入曲轴箱，产生“窜气”，既降低了发动机功率，又加速了机油的氧化衰变。辅助活塞环密封，防止燃气窜入曲轴箱，以保持汽缸压力，减少功率损失并避免曲轴箱受燃气污染。+800°C18清洁作用发动机运转过程中会产生油泥和漆膜沉积物，油泥如沉积在油泵的滤网上，能破坏正常的供油量；活塞环聚集漆膜会产生粘环。机油中的清净分散剂能清洗掉部件表层的漆膜，使油泥和其它污染物分散成细小颗粒，悬浮在油中，保持机件清洁。19润滑油必须满足的性能要求（以车用发动机润滑为例）（1）适宜的粘度和良好的耐温性能润滑油的粘度关系到运动部件的起动性、机件的磨损程度、燃油和润滑油的消耗量及功率损失的大小。机油粘度过大，流动性差，进入磨擦面所需时间长，燃料消耗就会增大，机件磨损增大，清洗及冷却性差，但密封性好；粘度过小，不能形成可靠油膜，不能保持润滑，密封性差，磨损大，功率下降。所以粘度过大、过小都不好，应当适宜。20（2）清净分散性能好润滑系统产生的油泥等污垢过多时会从油中析出，造成机油滤清器和油孔堵塞、机油的流动性差、活塞环粘着、燃油油耗增大、功率降低等现象。为防止上述故障，必须要在润滑油中添加油溶性的清净分散剂。清净分散剂主要分为金属型清净剂和无灰型分散剂。其中，金属型清净分散剂能防止活塞环槽中的油泥沉积，对活塞环区的清净能力好，单独使用时称为清净剂；无灰型清净剂对防止环槽中的油泥能力差，但促使油泥在油中分散的能力强，有时单独称为分散剂。两者最好复合使用。21（3）酸中和性好燃油尤其是柴油中，含有大量的硫成分，燃烧后产生的酸性气体与水结合形成硫酸或亚硫酸等溶液。这些酸会对发动机内的金属产生腐蚀。因此要求润滑油具有很好的与酸中和能力，减少燃烧产生的酸性物质对发动机的损害。22（4）抗氧化及热氧化性能好润滑油会在高温下与氧结合，其氧化生成物使润滑油变质失效，这是造成发动机许多故障的主要原因之一。润滑油中应添加各种抗氧化添加剂，避免其氧化变质。（5）良好抗泡沫性由于曲轴的强烈搅动和飞溅润滑，容易使润滑油生成气泡，润滑性能下降，并能导致机油泵故障。因此，润滑油中必须加入良好的泡沫抑制剂产品，抑制泡沫的产生，保持润滑油的功效。23设备润滑工作目的：(1)维持设备的正常运转，防止事故的发生，降低维修费用，节省资源；(2)降低摩擦阻力，改善摩擦条件，提高传动效率，节约能源；(3)减少机件磨损，延长设备的使用寿命；(4)减少腐蚀，减轻振动，降低温度，防止拉伤和咬合，提高设备的可靠性24合理润滑的基本要求：(1)根据摩擦副的工作条件和作用性质，选用适当的润滑材料；(2)根据摩擦副的工作条件和作用性质，确定正确的润滑方式和润滑方法，设计合理的润滑装置和润滑系统；(3)严格保持润滑剂和润滑部位的清洁；(4)保证供给适量的润滑剂，防止缺油及漏油；(5)适时清洗换油，既保证润滑又要节省润滑材料。253.2常用液压及润滑材料3.2.1润滑剂的分类根据润滑剂在常温常压下的物理状态可将其分为液体润滑剂、半固体润滑剂、固体润滑剂和气体润滑剂，通常用量较大的是液体润滑剂和半固体润滑剂。根据材料来源和成分组成又可分为天然润滑剂、矿物润滑剂和合成润滑剂。半固体润滑剂的主要形式有润滑脂和润滑油膏。26根据润滑剂的应用进行分类的标准，请参阅国标GB7631.1-87《润滑剂和有关产品（L类）的分类一第一部分：总分组》。该标准等效采用ISO6743/0-1981《润滑剂、工业润滑油和有关产品（L类）的分类一第0部分：总分组》：每组润滑剂又根据具体应用场合再详细分类，请自行查阅有关标准。这些标准包括中国国家标准、国际上被普遍采用的行业标准、协会标准或其他国家的国家标准，如美国齿轮制造商协会关于工业齿轮油的标准AGMA250.03。273.2.2基础油的来源——原油基础知识原油是从地下深处开采出来的未经加工的黄色乃至黑色的流动或半流动的粘稠液体。1、原油的概念2、原油的分类原油通常有三种分类方法，即：按原油的密度分类；按原油的硫含量分类；按关键馏分的特性分类。28(1)原油的物质组成3、原油的组成原油是由烃类和非烃类组成的混合物。烃类由C、H两种元素组成。非烃类由C、H、S、N、O等元素组成。其中C在原油含量为83.0%-87.0%，H的含量为10.0%-14.0%，S的含量为0.05%-8.00%，N的含量为0.02%-2.00%，O的含量为0.05%-2.00%。(2)原油的馏分组成馏分是指用蒸馏的方法将原油按沸点的高低切割为若干个部分。每个馏分的沸点范围简称馏程或沸程。从原油直接蒸馏得到的馏分称为直馏馏分。294、原油的炼制（常减压蒸馏）常压蒸馏塔减压蒸馏塔原油汽油煤油柴油重柴油常压渣油减压渣油一线二线三线四线润滑油基础油料脱沥青303.2.3润滑油的组成基础油70～95%添加剂5～30%润滑油1、基础油(1)基础油的简易生产工艺精制脱蜡补充精制基础油原料基础油基础油的精制深度越深，性能越好，其颜色越浅，成本越高。312、基础油的分类分类硫含量/%饱和烃/%粘度指数Ⅰ＞0.03＜9080—120Ⅱ≤0.03≤9080—120Ⅲ≤0.03≥90＞120Ⅳ聚α烯烃ⅤⅠ-Ⅳ类以外的其它基础油(2)基础油粘度分类基础油的粘度分类是按赛氏通用粘度划分的，常见粘度分类有：75、100、150、200、250、300、350、400、500、600、750、900等等，光亮油有：90、135、150等等。(1)API基础油分类323.2.4常用润滑剂的组成1）矿物油目前大量使用的润滑剂是用从石油中提炼的矿物油调配制成的，称为矿物油润滑剂。332）合成基础油某些苛刻的应用场合要求润滑剂具有很高的性能，例如要求润滑剂能够承受极端重载或冲击载荷，能在极端高速或低速、极端高温或低温下提供长周期润滑保护。这些特性都需要合成基础油。合成基础油是由几种化合物通过化学反应制成的，比矿物油有更好的物理和化学特性。是润滑油的发展方向。目前已成功得到应用的合成基础油有：合成烃、有机酯、聚醚、硅油、聚苯醚等。34常用合成基础油的性能特点和应用（1）合成烃油目前在汽车发动机油、齿轮油、液压油、液力传动油、压缩机油、导热油等油品中都得到应用，也用作润滑脂基础油。35（2）酯类油主要用于涡轮发电机润滑油、压缩机油、内燃机油、金属加工液、润滑脂基础油。36（3）聚醚应用范围主要包括工业齿轮油、压缩机油、冷冻机油、车用制动液等。37(4)硅油适合用作宽温度范围的润滑油、电气用油以及用于纤维、办公设备、医药及食品工业，也用作高温润滑脂的基础油。38现行添加