机械设计-第二十章-润滑装置

机械设计第二十章润滑装置第一节概述第二节常用的润滑方式及装置第三节典型零、部件的润滑方式及润滑剂的选择返回章目录第一节概述润滑是减小摩擦，减少磨损，降低能耗，提高效率，保证机器正常运转的重要手段，同时还有减少振动、降低噪音、散热、防锈的作用。在机械设计的零、部件结构设计中，要根据机器不同部位的工作要求，合理地选择润滑方式，使机器所有的运动副都能得到充分的润滑，使机器处于良好的使用状态下，最大限度地发挥机器的工作能力。第二节常用的润滑方式及装置最简单的方法是直接在需要润滑的地方加工出油孔，在机器启动前，用油壶滴入一些润滑油，获得润滑。也可以在油孔处安装油杯，如旋套式注油杯，压注油杯。一、油润滑1、手工加油润滑按照使用的润滑剂的不同，润滑可分为油润滑、脂润滑、固体润滑和气体润滑等四类。也可以在油孔处安装油杯，如旋套式注油杯，压注油杯。在启动机器前，用手按几下手柄1，活塞杆2向下运动时，即可将油压出，预先供给需要润滑的表面，以避免干摩擦。松开手柄，弹簧3使活塞回升，钢球将阀门关闭。这种装置主要用在间歇工作机械中的重要轴承上，多用做辅助润滑。2、手动式滴油油杯润滑利用油芯的毛细管作用和虹吸作用，将油从容器中吸到摩擦副上，可连续不断地供油。油芯油杯应采用黏度较低的润滑油，油芯不能与摩擦面接触，以免被卷入摩擦的间隙中。它结构简单，有过滤作用，能连续供油，可避免启动时的干摩擦。但供油量不便调节，供油也不均匀，适用于低速、轻载的一般机械中。3、油芯油杯润滑将手柄竖起，针阀打开，润滑油流出，手柄放平（图示位置）针阀关闭。针阀开启的大小，可用调节螺母来调节，以控制滴油量，不过油面的高低仍会影响到供油的均匀性。这种装置主要用在要求供油可靠、数量不多而又容易靠近的润滑点上。如机床导轨、齿轮、链条等。4、针阀油杯润滑利用套在轴上的环、链或安装在轴上的油轮，把油从油池中带到摩擦副的表面上。常用于温度变化不大，振动不大，固定机械的水平轴上。如齿轮减速器、蜗轮减速器、高速传动轴承、传动装置的轴承、电动机轴承和其他一些机械的轴承等。5、带油润滑转速较低时可用链来带油；油的黏度较大时，可用油轮来带油，但需要加刮油板。在封闭的传动中，把需要润滑的回转件直接浸入油池中，利用本身带油至摩擦表面以进行润滑。这种润滑方式的优点是成本低，耗油小，供油丰富可靠。但转动零件在油池中会产生搅油损失，而且因为搅动也会加速润滑油的氧化变质，要注意油的及时更换。对于大功率的装置，可能会因为散热不及时而使油温升高，要进行热平衡的计算。主要用在齿轮、蜗轮减速器中。6、油浴润滑当浸入油池中的回转件圆周速度较大时（5m/sv12m/s）可将润滑油溅洒雾化成小滴飞起，直接溅到需要润滑的零件上，或者是先集中到集油器中，然后再经过设计好的油沟流入到润滑部位，这样的润滑方式叫做飞溅润滑。主要用在齿轮、蜗轮减速器中。7、飞溅润滑当机器中回转件的速度大于12m/s时，若仍采用油浴或飞溅润滑，搅油损失将会显著增大，并会加剧润滑油氧化变质。这时可以改用喷油润滑，即利用喷嘴将压力油喷到摩擦副上。当直齿圆柱齿轮的圆周速度小于25m/s时、斜齿圆柱齿轮圆周速度小于40m/s时，可直接将油喷到啮合点上。8、喷油润滑当圆周速度更高时，润滑油应分别喷到两个齿轮上，以避免在工作齿廓间形成过大的流体动压力，影响齿轮的强度和寿命。喷油润滑多用在闭式齿轮的传动中。当压缩空气进入时，一部分施压于油雾器中的油面上，其余的在通过喉管时，由于流速加快，压力降低，形成压差，润滑油由直立小管被压送到调整阀并滴入喉部，被压缩空气吹成雾状，随着压缩空气送到摩擦表面进行润滑。常用于高速滚动轴承、滑动轴承、高速齿轮、蜗轮、链轮、导轨以及气动机械中的气缸、滑阀等。9、油雾润滑利用油泵供给充足的润滑油来润滑需要的部位，用过的油又流回油池，经过冷却和过滤后可循环使用。压力循环润滑方式的供油压力和流量都可调节，同时油可带走热量，冷却效果好，工作过程中润滑油的损耗极少，对环境的污染也较少，因而广泛应用于大型、重型、高速、精密和自动化的各种机械设备中。10、压力循环润滑人工将润滑脂涂抹到摩擦表面上来润滑。由于这种润滑方法极不完善，故只在粗制、低速机械的外露摩擦面上使用，如农业机械、矿山机械和起重运输设备等的开式齿轮传动和钢丝绳的润滑等。1、手工涂抹润滑脂润滑2、预填润滑脂润滑由于润滑脂不易流失，故对滚动轴承等零、部件，可在装配或检修时，在其空间填入一些润滑脂以获得润滑。二、脂润滑常用的有直通式压注润滑脂杯，接头式压注润滑脂杯。和旋盖式润滑脂杯。适用于速度不大和载荷较小的摩擦部件。一般用在圆周速度在4.5m/s以下的各种摩擦副中。3、润滑脂杯润滑左图是连续压注润滑脂杯，它是利用压在皮碗6上的强力弹簧4将润滑脂连续地压入摩擦副中；停止供油时，可利用手柄1将轴2拉出并加以旋转，以便依靠销3支持在顶部位置。把套筒5脱下来后，才能往杯里填加润滑脂，很不方便。4、连续压注润滑脂杯润滑左图是另一种连续压注润滑脂杯，它使用比较方便。其中1是停止供润滑脂的螺钉，2是直通式压注油嘴，3是调节供脂量的螺钉。4、连续压注润滑脂杯润滑对于高速大功率机械、自动化程度高的机械或结构复杂润滑点数目较多的机械，如果仍用上面所叙述的方法进行润滑，将很不方便，也不可靠，很难达到要求，这时就要采用集中供油润滑。集中供油润滑在工作过程中润滑油的损耗量很少，对环境的污染也很小，因而得到广泛的应用。三、集中供油润滑不需要任何润滑装置，依靠材料本身实现润滑。主要是选择那些有自润滑特性的材料，如石墨、尼龙、二硫化钼、聚四氟乙烯、氮化硼、氮化硅等。主要用在不宜使用润滑油、脂或温度很高（可达1000℃）或低温、深冷以及耐腐蚀等部位。1、整体润滑四、固体润滑用物理或化学的方法将上述有自润滑特性的材料以薄膜形式覆盖于其他金属材料上，或与其他金属材料作成组合或复合材料，实现润滑。2、覆盖膜和复合材料润滑3、粉末润滑把有自润滑特性材料的细微粉末，直接涂敷于摩擦表面或放入密闭的容器内，靠齿轮的搅动使粉末飞扬，撒在摩擦表面实现润滑。也可用气流将粉末送入摩擦副，即能润滑又能冷却。这些粉末也可以均匀地分散于润滑油、脂中，提高润滑效果或作成糊膏状或块状使用。利用洁净的压缩空气或其他气体作为润滑剂润滑摩擦副，用于转速极高，轻载、精密仪器中的气体轴承等。五、气体润滑第三节典型零、部件的润滑方式及润滑剂的选择一、齿轮传动齿轮润滑与一般机械零件的润滑相比较，有许多特殊性：1、齿轮传动润滑的特点（1）与滑动轴承相比，多数齿轮的当量曲率半径小，一般只有几十毫米，因此形成油楔的条件差。（2）齿轮的接触压力非常高，例如轧钢机的主轴承比压一般为20MPa，而轧钢机减速器齿轮的比压可达5001000MPa。（3）齿面间同时存在滚动和滑动，而且滑动的方向和速度急剧变化，通常滑动速度是节圆线速度的1/3左右。（4）润滑是间歇性的，每次啮合都需要重新建立新的油膜，形成油膜的条件较轴承差很多，例如轧钢机主轴承的ηv/p（含义见第二章第六节和图2—15）值一般为140，而轧钢机减速器齿轮的ηv/p值仅为20左右。（5）齿轮的材料、热处理、机械加工、装配等对润滑状态都有影响，尤其是齿面形态和表面粗糙度对润滑状态的影响最为显著。2、齿轮传动的润滑方式齿轮传动的润滑方式，主要由齿轮圆周速度的大小和特殊的工况要求来决定。对于速度较低的开式或半开式齿轮传动或闭式齿轮传动，通常用人工定期加注润滑油或润滑脂的方式。对于通用的闭式齿轮传动，润滑方式将根据齿轮的圆周速度而定。当圆周速度v＜12m/s时，常将大齿轮的轮齿浸入油池中进行油浴润滑。在单级齿轮传动中，大齿轮浸油深度通常为12齿高，但不应小于10mm。对于多级传动中的低速级大齿轮，其浸油深度不得超过其分度圆半径的1/3，以免增大搅油损失。在锥齿轮传动中，大齿轮的整个齿长都应浸入油池中。油池中的油量取决于齿轮传动传递的功率大小。对于单级传动，每传递1kW的功率，需油量约为（0.35~0.7）L，功率大时取小值。对于多级传动，需油量按传动级数成倍地增加。当齿轮的圆周速度v＞12m/s时，应采用喷油润滑。当v＞25m/s时，采用双油嘴喷油润滑，或者将油喷在齿轮的啮出边以便借润滑油对刚啮合过的轮齿进行冷却。3、齿轮传动润滑剂的选择齿轮润滑油的选择：有按转速、功率、润滑方式及传动比选择润滑油的黏度；有按中心距、环境温度及载荷大小选择润滑油的黏度；有按圆周速度、齿面硬度及材料选择润滑油的黏度；在使用上各有方便之处。通常对于闭式齿轮传动，应选用工业闭式齿轮油（GB5903—1995）；对于开式齿轮传动，应选用普通开式齿轮油（SH/T0363—1992）；对于载荷特别大的齿轮传动，应选用重载荷车辆齿轮油GL—5（GB13895—1992）。润滑油黏度的选择，根据齿轮材料和圆周速度按表20—1确定。同齿轮传动相比，蜗杆传动的相对滑动速度更大。滑动速度沿齿高和齿宽方向都存在。供油充分的情况下，较大的滑动速度有利于润滑油膜的形成，但假如供油不充分或润滑油膜建立不起来，会导致轮齿发生剧烈磨损和胶合，降低传动效率和使用寿命。为防止齿面破坏现象过早发生，保证良好的润滑对蜗杆传动十分必要。在设计蜗杆传动时，应合理选择润滑油及其适当的润滑方式。1、蜗杆传动润滑的特点二、蜗杆传动2、蜗杆传动的润滑方式对于开式蜗杆传动常采用黏度较高的齿轮油或润滑脂进行人工定期加注的方式进行润滑。对于闭式蜗杆传动，主要根据相对滑动速度和工作条件，选择润滑油的黏度和润滑方式（见表20-2）。当蜗杆线速度小于10m/s时，采用油浴润滑。油池中应有适当的油量，以确保传动件具有足够的浸油深度。对于蜗杆下置式或蜗杆侧置式的传动，浸油深度约为蜗杆的1～2齿高，且不小于10mm，但不能超过轴承最低滚动体的中心。为了防止蜗杆的搅油作用将油推向一侧的轴承，影响轴承的润滑，可在蜗杆轴上轴承的前面加装挡油盘，见图。如果蜗杆直径较小，无法直接与油面接触或无法保证浸油深度，可在蜗杆轴上加装溅油轮，辅助将油带到蜗轮轮齿上。蜗杆上置式传动，浸油深度约为蜗轮外径的1/3。一般情况下，油量大些为好，便于冷却、散热和沉淀杂质，速度高时，浸油量要少，避免搅油损失增加。当蜗杆线速度大于10m/s时，采用喷油润滑，喷油嘴要对准蜗杆齿的啮入端，蜗杆正反转时两边都要安装喷油嘴，而且要控制一定的油压。蜗杆的布置分为蜗杆上置和蜗杆下置两种情况。当采用浸油润滑时，蜗杆尽量下置；当蜗杆线速度大于5m/s时，采用蜗杆上置以避免蜗杆过大的搅油损失；当结构上无法蜗杆下置时，也可采用蜗杆上置的布置方式。3、蜗杆传动润滑剂的选择蜗杆传动的齿面承受压力大，多数属于边界摩擦形式，传动效率低，温升高。为了提高蜗杆传动的承载能力和抗胶合能力，宜选用黏度较高并且具有足够极压性的润滑油。通常推荐使用蜗轮蜗杆油或者复合性齿轮油及适宜的中等级极压齿轮油，在一些不重要或低速传动的场合，可用高黏度的矿物油。一般常在润滑油中加入适当的添加剂来提高其抗胶合能力。但当采用青铜蜗轮时，添加剂中不能含有硫、磷等对青铜有腐蚀作用的化学成分。润滑油的黏度，根据滑动速度和载荷情况，按表20—2进行选取。滚动轴承在工作时既有滚动摩擦也有滑动摩擦。滑动摩擦是由于滚动轴承在制造上的偏差和负载下轴承变形而造成的。同样由于各种各样的原因也会使滚动体和保持架、保持架和内外圈之间产生滑动摩擦。滑动摩擦随着速度和载荷的的增加而增大。为了减少摩擦磨损、降低温升、提高轴承的使用寿命，正确合理的选择轴承的润滑方式和润滑剂，是非常重要的。1、滚动轴承润滑的特点三、滚动轴承2、滚动轴承的润滑方式滚动轴承的润滑方式可按轴承的dn值来决定。dn值间接地反映了轴颈的圆周速度。适用于脂润滑和油润滑的dn值界限列于表20-3中，可作为选择润滑方式时的参考。润滑脂的流动性差，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。滚动轴承中润滑脂的加入量一般应是轴承空隙体积的1/2～1/3，装脂过多会引起轴承内部摩擦增大，工作温度升高，影响轴承的正常工作。油润滑的优点是摩擦阻力小