机械装置的润滑与密封

1第十五章机械装置的润滑与密封§15-1常用润滑剂及选择§15-2常用润滑方式及装置§15-3常用传动装置的润滑§15-4机械装置的密封第十五章机械装置的润滑与密封2第十五章机械装置的润滑与密封引言•摩擦现象是自然界中普遍存在的物理现象。摩擦会使机器效率降低，温度升高，表面磨损。过大磨损会使机器丧失精度，产生振动和噪音，缩短寿命。•世界上使用的能源大约有1/3-1/2消耗于摩擦。如果能够尽力减少无用的摩擦消耗，便可大量节省能源。•润滑的主要作用：1.减少摩擦，降低磨损；2.降温冷却3.防止腐蚀；4.减振作用；5.密封作用•密封的主要作用：1.阻止液体、气体工作介质以及润滑剂泄漏2.防止灰尘、水分进入润滑部位。3第十五章机械装置的润滑与密封分类液体润滑剂----润滑油半固体润滑剂----润滑脂固体润滑剂一、润滑油气体润滑剂----空气§15-1常用润滑剂及选择1.粘度-重要指标，选择润滑油的主要依据。粘度表征液体流动的内摩擦特性。粘度值越高，油越稠。（一）润滑油的性能指标4第十五章机械装置的润滑与密封AA、B两板之间充满了液体，B板静止，A板水平移动速度为v。由于液体与金属表面的吸附作用，A板表面的液体速度为v，而B板表面的液体速度为0。两板之间的速度呈线性分布。液体层与层之间摩擦切应力：τ=ηdudy--流体中任意点处的切应力与该处的速度梯度成正比。η----液体的动力粘度，简称粘度。单位：N·s/m2(Pa·s)称为泊。实验结果：oxyydyduB1)动力粘度--牛顿液体流动定律5第十五章机械装置的润滑与密封工程中常用运动粘度：ν=ηρ单位m2/s称为斯St2)运动粘度表4-1常用常用润滑油的主要性质名称全损耗系统用油GB443-89汽轮机油GB11120-89代号40℃的粘度mm2/sL-AN76.12~7.48-10110凝点≤C闪点(开式)≥C用于高速底负荷机械、精密机床、纺织纱锭的润滑和冷却。普通机床的液压油。用于一般滑动轴承、齿轮、蜗轮的润滑用于重型机床导轨、矿山机械的润滑。用于汽轮机、发电机等高速高负荷轴承和各种小型液体润滑轴承L-AN10090~1100210L-AN109.0~11.0-10125L-AN1513.5~16.5-10165L-AN3228.8~32.2-10170L-AN4641.4~50.6-10180L-AN6861.2~74.8-10190L-TSA3228.8~35.2-7180L-TSA4641.4~50.6主要用途6第十五章机械装置的润滑与密封3)相对粘度指在一定条件下，利用某种规格的粘度计，通过测定润滑油穿过规定孔道的时间来进行度量的粘度。常用的有：恩氏粘度（˚Et）----中国惯用赛氏通用秒（SUS）----美国惯用雷氏秒----英国惯用运动粘度与相对粘度之间的换算关系：润滑油的牌号与运动粘度有一定的对应关系，如：牌号为L-AN10的油在40℃时的运动粘度大约为10cSt。润滑油的粘度越大，形成的油膜越厚，承载能力越大，内部阻力越大，流动性越差。7第十五章机械装置的润滑与密封2.粘--温特性温度t↑→η↓粘度指数越大，表面粘度随温度的变化越小，粘--温特性越好。3.凝点润滑油在规定的条件下，不再自由流动时所达到的最高温度。它是润滑油在低温下工作的一个重要指标，直接影响到机器在低温下的启动性能和磨损情况。8第十五章机械装置的润滑与密封4.闪点润滑油在标准容器中加热所蒸发的油气，遇火焰即能发出闪光时的最低温度。是衡量油易燃性的指标。对于在高温下工作的机器，这是一个重要参数。一般要求工作温度比油的闪点低30-40℃。矿物油来源充足、成本低廉、稳定性好、因而应用最广。种类：有机油----动、植物油矿物油----石油产品，化学合成油（二）常用润滑油9第十五章机械装置的润滑与密封二、润滑脂（一）组成：润滑油与各种稠化剂（钙、钠、铝、锂等金属皂）混合稠化而成，习惯上称黄油。优点：密封简单、不需要经常添加、不易流失；对速度和温度不敏感，适用范围广。选用原则：1)载荷大、温度高的轴承，宜选用粘度大的油；2)载荷小、转速高的轴承，宜选用粘度小的油；10第十五章机械装置的润滑与密封缺点：摩擦损耗较大、机械效率低，不适宜高速场合。（二）润滑脂的主要质量指标1、滴点指润滑脂受热后从标准的测量杯孔中开始滴下第一滴油时的温度。它是润滑脂在高温时的工作极限。选择润滑脂时应使其最高工作温度低于滴点15℃～20℃。11第十五章机械装置的润滑与密封锥入度用来表示润滑脂粘稠软硬的程度。锥入度越小，润滑脂越稠，承载能力越强，越不易进入并充满润滑空间；锥入度越大，流动性越好，过大则易泄漏。与润滑油相比，润滑脂稠度大，不易流失，密封简单，不需经常添加，承载能力较强，但物理、化学性能没有润滑油稳定，且摩擦损耗大，流动性和散热性差，更换润滑脂时需停机后拆开机器。根据上述特性，润滑脂常用在加、换油不方便的地方；使用要求不高或灰尘较多的场合；速度低、载荷大或做间歇、摇摆运动的机械等。2、锥入度12第十五章机械装置的润滑与密封钠基润滑脂锂基润滑脂铝基润滑脂钙基润滑脂分类----工程上应用最广（三）常用润滑脂13第十五章机械装置的润滑与密封三、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，因此适用于速度低、载荷特重或温度很高、很低的特殊条件下及不允许有油、脂污染的场合。14第十五章机械装置的润滑与密封§15-2常用润滑方式及装置一、油润滑方式及装置（一）间歇供油潘存云教授研制压注式油杯潘存云教授研制旋盖式油杯脂用15第十五章机械装置的润滑与密封单体供油装置油壶，油杯，油枪16第十五章机械装置的润滑与密封17第十五章机械装置的润滑与密封潘存云教授研制潘存云教授研制针阀式油杯弹簧盖油杯（二）连续供油1.滴油润滑2.芯捻润滑18第十五章机械装置的润滑与密封3.油环润滑19第十五章机械装置的润滑与密封甩油环6.压力润滑油泵冷却器滴油润滑4.浸油润滑5.飞溅润滑20第十五章机械装置的润滑与密封二、脂润滑方式及装置1.手工润滑2.油杯润滑3.集中润滑润滑脂流动性、冷却效果较差，多用于低中速机械的润滑。21第十五章机械装置的润滑与密封•集中供油装置a)简单的少数点位集中供油b)设备中心、车间及工厂级集中供油泵站+(稳压+冷却)+过滤+分配器+工位润滑手动润滑泵电动润滑泵22第十五章机械装置的润滑与密封§15-3常用传动装置的润滑一、滑动轴承的润滑大部分可以用油润滑，见表15-3选取对于要求不高，速度v小于5m/s，难以经常供油的非液体摩擦滑动轴承，可用脂润滑。见表15-4选取。23第十五章机械装置的润滑与密封滚动轴承的润滑剂可以是润滑脂、润滑油或固体润滑剂。一般情况下，轴承采用脂润滑，但在轴承附近已经具有润滑油源时（如变速箱内本来就有润滑齿轮的油），也可采用润滑油润滑。具体选择可按速度因数dn值来定。d代表轴承内径（mm）；n代表轴承转速（r/min），dn值间接地反映了轴颈的圆周速度，当dn＜(1.5-2)105mm·r/min时，一般滚动轴承可采用润滑脂润滑，超过这一范围宜用润滑油润滑。二．滚动轴承的润滑24第十五章机械装置的润滑与密封脂润滑因润滑脂不易流失，故便于密封和维护，且一次充填润滑脂可运转较长时间。油润滑的优点是比脂润滑摩擦阻力小，并能散热，主要用于高速或工作温度较高的轴承（1/3-1/2）。润滑油的粘度可按轴承的速度因数dn和工作温度t来确定。油量不宜过多，如果采用浸油润滑则油面高度不超过最低滚动体的中心，以免产生过大的搅油损耗和热量。高速轴承通常采用滴油或喷雾方法润滑。25第十五章机械装置的润滑与密封油池润滑采用惰轮的油池润滑喷油润滑三、齿轮传动的润滑和效率开式齿轮常用人工定期润滑。可用润滑油或润滑脂。闭式齿轮传动的润滑方式由圆周速度v确定。当v≤12m/s时，采用油池润滑。当v12m/s时，采用油泵喷油润滑。适用于多级齿轮，且大小不等的场合。26第十五章机械装置的润滑与密封表13-6齿轮传动润滑油粘度荐用值塑料、铸铁、青铜齿轮材料强度极限圆周速度v(m/s)运动粘度v/cSt（40℃）渗碳或表面淬火钢钢3505~12.512.5~25252.5~51~2.50.5~10.52201501008055450~10001000~12501250~1580500350220150100805005003502201501009005005003502201505580100理由：1)v过高，油被甩走，不能进入啮合区；2)搅油过于激烈，使油温升高，降低润滑性能；3)搅起箱底沉淀的杂质，加剧轮齿的磨损。27第十五章机械装置的润滑与密封§15-4机械装置的密封使用时，应根据压力、速度、工作温度等工作条件，选择经济、合理的密封类型和结构。密封件大部分都有相应的标准和规格，应尽量选用标准件。根据被密封表面是否有相对运动，密封分为静密封和动密封。密封的选择28第十五章机械装置的润滑与密封静密封结合面平整、光洁，在螺栓固紧压力下贴紧而密封。一般，结合面的间隙小于5µm,且需研磨加工。一、静密封29第十五章机械装置的润滑与密封密封方法可分三大类：接触式密封，非接触式密封和组合式密封。它们的密封型式、适用范围和性能可查阅表。二、动密封动密封又分为：1）接触式密封：利用各种密封圈或毡圈密封，仅适用于中、低速场合。2）非接触式密封：密封部位相互运动的结合面间不接触，可适用于运动速度较高的场合，主要有沟槽密封、迷宫密封等。3）组合式密封：是将几种密封结构组合在一起使用，可发挥两者的优点，使密封更为有效和可靠。30第十五章机械装置的润滑与密封1、接触式密封接触式密封包括毡圈密封、橡胶密封等。由于密封件与轴或其它配合件直接接触，工作时产生摩擦磨损并使温度升高，所以适用于中、低速运转条件下轴承的密封。（1）毡圈密封图15.12为几种毡圈密封的装置图，c）图为使用双毡圈密封，效果更好。a）b）c）图15.12毡圈密封装置31第十五章机械装置的润滑与密封（2）橡胶密封图15.13中，a）图主要用于防止漏油，而且随着油压的增大，唇部与轴贴得更紧；b）图主要用于防尘；c）图既可防止漏油，又可防止灰尘等侵入。a）b）c）图15.13橡胶密封32第十五章机械装置的润滑与密封2、非接触式密封非接触式密封中密封件不与轴或配合件直接接触，可用于高速运转轴承的密封。（1）间隙式密封（图15.14）图15.14a为缝隙式间隙，即在轴和轴承盖的之间留一个极窄的缝隙，径向间隙通常为0.1~0.3mm，适用于环境比较干净的脂润滑轴承；若在轴承盖上车出环形沟槽(图15.15b)并填以润滑脂，可提高密封效果，沟槽数不应少于3；图15.14c则在轴或轴套上开有“W”形槽，用来甩回渗漏的油，并在端盖上开回油孔（槽），适用于油润滑，速度不限。33第十五章机械装置的润滑与密封a）b）c）图15.14间隙式密封（2）迷宫式密封(图15.15)。根据迷宫曲路的伸展方向，迷宫的布置可以是径向的(图15.15a)或轴向的(图15.15b)。图15.15c中为组合迷宫式密封。34第十五章机械装置的润滑与密封a）b）c）图15.15迷宫式密封迷宫式密封可用于油润滑和脂润滑的轴承中，防尘防漏油效果较好，密封可靠，无摩擦损失，基本上不受圆周速度的限制。但结构复杂，制造安装不便35第十五章机械装置的润滑与密封（3）挡油环（板）式密封图15.16a为挡油环式，用于脂密封，防止油侵入轴承中使润滑脂流失；图15.16b为挡油板式，用于油密封，既可阻止轴承中油的泄出，又可阻止外部油流冲击或杂物的侵入。挡油盘（环）随轴一起转动，转速越高密封效果越好。a）b）图15.16挡油环（板）式密封36第十五章机械装置的润滑与密封3、组合式密封在工作中可以把以上介绍的各种密封装置适当组合起来使用，会使密封效果更为有效和可靠，如图15.16所示。a）b）c）图15.17组合式密封37第十五章机械装置的润滑与密封38第十五章机械装置