中职《机械基础》（二版）模块九 润滑与密封（栾学钢等）云天课件

《机械基础》（第二版）P.227全国中职机械类统编教材（高教版）－－栾学钢等主编模块九润滑与密封

现代机械正在向超大型化、高速运行、高度自动化、高生产率、高精度保持性、长寿命等方向发展。让机械处于良好的润滑与密封状态，控制摩擦，降低磨损，防止腐蚀，减少机械运转中消耗的能量，减少因机械磨损和泄漏导致的污染与故障，延长机械的运转周期和使用寿命；树立环境保护意识，减轻机械振动和噪声以及“三废”对环境的影响和危害，采取必要的安全防护措施，防止机械伤害发生，应该成为人们的共识和自觉行动。导语模块九润滑与密封本模块介绍了机械的摩擦、磨损与润滑以及泄漏与密封等内容，进而讨论与机械密切相关的绿色设计理念与思路、安全设计理念与基本原则、机械振动与噪声的抑制、机械安全防护的措施等，以增强社会责任意识。P.227润滑润滑与密封泄漏现象及危害思维导图P.227密封接触式密封非接触式密封摩擦、磨损现象及利弊润滑状态润滑剂润滑装置模块九润滑与密封流体润滑弹性流体润滑边界润滑混合润滑液体半固体固体考纲要求P.227模块九润滑与密封（1）了解润滑剂的种类、性能及选用（2）了解机械常用润滑剂和润滑方法（3）熟悉润滑管理的“五定”（4）了解常用密封装置的分类特点和应用（5）了解机械环保与安全防护常识9.1摩擦与磨损

摩擦在正压力作用下，相互接触的物体表面间有相对运动（或其趋势）时，在接触表面上就会产生抵抗运动的阻力，这一自然现象被称为摩擦，阻力叫作摩擦力。有摩擦现象存在，就会有磨损产生。磨损摩擦体接触表面的材料在相对运动中因机械作用或化学作用产生的不断损耗的现象。

摩擦、磨损的利弊

各运动副间因摩擦而损耗功率。据统计：由摩擦而造成的能量损耗占世界工业能量消耗的1/3；有80%的零件失效是由磨损而引起的。汽车靠摩擦制动，皮带靠摩擦传动，磨床靠磨损加工。P.2289.1摩擦与磨损一、机械中的摩擦

摩擦类别：静摩擦动摩擦滑动摩擦滚动摩擦干摩擦边界摩擦混合摩擦液体摩擦摩擦分类內摩擦外摩擦（运动状态）（运动形式）P.228滑动摩擦状态弹性流体动力润滑9.1摩擦与磨损一、机械中的摩擦

1.干摩擦

摩擦副不加润滑剂时的摩擦。干摩擦时，摩擦面直接接触，摩擦系数大，磨损发热严重，应设法避免。

2.边界摩擦

摩擦副表面有一层较薄的润滑剂膜时的摩擦。边界摩擦时，润滑剂膜有一定润滑作用，但润滑剂膜不稳定，易破裂，有一定磨损，但优于干摩擦。P.2289.1摩擦与磨损一、机械中的摩擦

3.液体摩擦

摩擦副加入一定压力的润滑油，摩擦副表面被一层有压力有强度的油膜完全隔开的摩擦。形成液体摩擦时，摩擦面润滑良好，理论上无磨损，但不易实现。

4.混合摩擦

介于干摩擦与液体摩擦之间的摩擦（主要是液体摩擦）。混合摩擦是大多数情况。P.2289.1摩擦与磨损二、机械中的磨损

影响磨损的因素：

主要是摩擦，还有其它如腐蚀等因素，磨损量随时间增加，软材比硬材磨损量大。

1.磨损的类型

（1）粘附磨损

原因：轮廓峰塑变成冷焊结点而粘着。

现象：轻微磨损、涂抹、划伤、撕脱、咬死

措施：限制温度、压力；选择合适的润滑剂、添加剂；摩擦副的材料；提高表面质量、跑合

（2）磨粒磨损

原因：灰尘、杂质等硬颗粒

现象：较软表面的沟纹

措施：提高表面质量与硬度；提高润滑油的清洁度。P.2299.1摩擦与磨损二、机械中的磨损

（3）表面疲劳磨损（点蚀）

原因：交变应力的反复作用

现象：金属表面产生麻点、麻坑，又叫点蚀

措施：提高材料的抗疲劳强度；提高表面质量；提高硬度；提高润滑油的黏度、加入极压添加剂。

1.磨损的类型磨损的类型随工作条件的改变而转化，实际上大多数的磨损是上述磨损型式的复合型式。

（4）腐蚀磨损

摩擦过程中金属与周围介质发生化学或电化学反应造成的磨损。如化工设备等。P.2299.1摩擦与磨损二、机械中的磨损

磨损规律：机械零件典型的磨损分为磨合磨损、稳定磨损、剧烈磨损三个阶段。

2.磨损过程（规律）P.229除了液体摩擦状态外，其余的摩擦状态总要伴随着磨损。在规定的年限内，不超过磨损量的许用值，都认为是正常磨损。磨损量可以用体积、质量、厚度来衡量。单位时间（或单位行程、每转、每次摆动）内材料的磨损量称为磨损率。

1）磨合阶段：新投入使用的机器，表面较粗糙，表面的微观峰易被磨掉，表面出磨损较快。磨合阶段不可避免。9.1摩擦与磨损二、机械中的磨损

磨损规律：机械零件典型的磨损分为磨合磨损、稳定磨损、剧烈磨损三个阶段。

2.磨损过程（规律）2）稳定磨损阶段：磨合阶段结束时，摩擦面粗糙度降低，磨损变轻，进入长期微量稳定磨损阶段。不同的场合稳定期不一，如：高质量的机械零件，可达十几年，而一般车刀的稳定磨损期仅几十分钟。

3）剧烈磨损阶段：经稳定磨损的积累，零件磨损面缺陷严重，继续使用会加剧磨损，进入剧烈磨损期。在零件进入稳定磨损的后期，就应提前终止零件的使用。P.2309.2机械的润滑P.230润滑是向承载的两摩擦表面之间注入润滑剂，以降低摩擦阻力和减缓磨损的技术措施。良好的润滑能显著提高机械的使用性能和寿命，并减少能量消耗。

通过润滑还可以达到降低温升、防止锈蚀、缓和冲击、减小振动、清除磨屑或形成密封等目的。9.2机械的润滑一、润滑状态

1.流体润滑

面接触的摩擦面有一层足够厚度、一定压力的油膜完全隔开的润滑。

按压力提供的方式有：流体静力润滑压力由油泵提供；

流体动力润滑压力由摩擦副轴的运动产生。P.231润滑应至少保证实现边界摩擦、混合摩擦，最佳是液体摩擦，避免干摩擦。摩擦副供给润滑剂后，随着润滑条件的不同，将呈现流体润滑、弹性流体动力润滑、边界润滑和混合润滑四种润滑状态。9.2机械的润滑一、润滑状态P.231如图所示，油泵将润滑油加压通过节流阀送入油腔，润滑油再通过运动面与另一摩擦面构成间隙流出，并降至环境压力，这样摩擦面将强迫产生具有压力的油膜，将两表面分开，并承受一定的载荷。流体静力润滑的建立与运动件和承导件的相对速度无关，仅取决于润滑油的压力和结构尺寸，其摩擦系数小，承载能力强，但需专门的供油装置，成本高，故用于重要的润滑场合。拓展流体静力润滑与流体动力润滑（1）流体静力润滑流体静力润滑9.2机械的润滑一、润滑状态P.231如图所示的滑动轴承，转轴转动轴瓦是静止的。因为轴径小于轴承孔径，所以能形成楔形间歇，当轴以足够高的转速转动时，其间隙中的润滑油也能形成一层压力相当大的油膜，将承受载荷的轴抬起，使其处于流体润滑状态。在这种状态下工作的轴承称为流体动力润滑滑动轴承。（2）流体动力润滑流体动力润滑

2.弹性流体动力润滑

对于点、线接触的摩擦面，如齿轮副、滚动轴承等，接触部位面积小，单位压力大，润滑剂易被挤出，油膜易被破坏，必须在润滑油压力、黏度特性、接触体弹性变形三方面联合作用，才能将高应力摩擦副的表面完全分隔开来，形成弹性流体动力润滑。

3.边界润滑

以较薄的油膜，使摩擦面处于边界摩擦状态，润滑效果不好，在不易润滑的部位易出现。

4.混合润滑

以较厚的油膜，使摩擦面处于混合摩擦状态。一般有润滑保障的摩擦面大多如此。P.2329.2机械的润滑一、润滑状态润滑剂的作用：润滑（减摩、减磨）、冷却、密封、减振、保护等等。

润滑油（液体）主要是机械油，还有其它动、植物油P.2329.2机械的润滑二、润滑剂

1.润滑剂的分类及选用润滑剂的分类：润滑脂（半固体）固体润滑剂（固体）

气体润滑剂（气体）

润滑油的分类：

1）黏度黏度是润滑油最重要和最基本的性能指标。大多数润滑油都按运动黏度来划分牌号。润滑油的黏度越大，所形成的油膜越厚，有利于承受高负荷，但其流动性差，这也增加了机械运动的阻力，或者不能及时流到需要润滑的部位，以致失去润滑作用。9.2机械的润滑二、润滑剂P.234（1）

润滑油的主要性能指标2.工业润滑油是由基础油和添加剂两部分组成。机械油（现名：全损耗系统油），应用于一般手工加油的传动装置的润滑，如机床手工加油点、其它轻载机械手工滑润处。如：32#、46#、68#、100#、150#。

其它如：闭式齿轮油、空压机油、气缸油、液压油等等特殊用途润滑油。

部分工业常用润滑油的主要性能和用途见教材表9－19.2机械的润滑二、润滑剂P.234

（1）

润滑油的主要性能指标

2）黏度指数温度变化时，润滑油的度也随之变化。温度升高则黏度降低，反之亦然。润滑油黏度随温度变化的特性称为润滑油的黏温特性。2.工业润滑油3）油性即润滑性。4）极压性能指润滑油中的活性分子与摩擦表面形成耐磨、耐高压化学反应膜的能力。重载机械设备，如大功率齿轮传动、蜗杆传动等，要采用极压性能好的润滑油。

5）闪点闪点是表示油品蒸发性的一项指标。油品蒸发性越大，其闪点越低。同时，闪点又是表示石油产品着火危险性的指标。在选用润滑油时，应根据使用温度和润滑油的工作条件进行确定。一般认为，闪点比使用温度高20～30℃即可安全使用。

6）凝点凝点是指在规定的冷却条件下油品停止流动的最高温度，一般润滑油的使用温度应比凝点高5～7℃。9.2机械的润滑二、润滑剂P.234

（1）

润滑油的主要性能指标2.工业润滑油P.234（2）润滑油的添加剂

为改善润滑油的使用性能，满足各种使用要求，润滑油中加入了一些添加剂，形成了润滑油的各种品种。（3）润滑油的选用

选用润滑油主要是确定油品的各类和牌号（黏度）。

负荷大，则选黏度大、油性或极压性良好的油；负荷小，则选黏度低的油；冲击较大的场合，也应选黏度大、极压性好的油品。

速度高选低黏度油，低速部件可选黏度大一些的油，但对加有抗磨添加剂的油品，不必过分强调高黏度。9.2机械的润滑二、润滑剂2.工业润滑油P.234（3）润滑油的选用温度分为环境温度和工作温度。环境温度低，选黏度和凝点（或倾点）较低的润滑油，反之可以高一些；工作温度高，则选黏度较大、闪点较高、氧化安定性好的润滑油，甚至可选用固体润滑剂；温度变化范围大的，要选用粘温特性好（黏度指数高）的润滑油。

环境湿度及与水接触潮湿环境及与水接触较多的工况条件，应选抗乳化性较强、油性和防锈性能较好的润滑油。9.2机械的润滑二、润滑剂2.工业润滑油3.润滑脂是由润滑油（70～90%）与稠化剂、添加剂混合而成的膏状物。

矿物润滑脂按稠化剂不同可有多种品种。（见教材表9－2）。

（1）润滑脂的主要性能指标

1）锥入度锥入度表示润滑脂软硬的程度，是主要的质量指标之一。测定时，将质量为150g的标准圆锥体穿入温度为25℃的润滑脂试样中，以5s内穿入的深度作为该润滑脂的锥入度。以1/10mm为单位。锥入度愈大润滑脂愈软；锥入度愈小则润滑脂愈硬。锥入度随着温度的升高而增大，即润滑脂变软。

2）滴点表示润滑脂的抗热特性，也是其重要的质量指标之一。测定时，将润滑脂试样装入滴定器内加热，以润滑脂熔化后的第一滴油滴落下来时的温度作为该润滑脂的滴点。普通润滑脂的滴点大约在75-150℃之间。选择润滑脂时，应选择滴点比摩擦零件的工作温度高20～30℃的润滑脂。9.2机械的润滑二、润滑剂P.234

（2）润滑脂的特点

1）在金属表面具有良好的粘附性,不易流失;在不易密封的部位使用,可简化润滑系统的结构。

2）抗碾压,在高负荷及冲击负荷作用下,仍有良好的润滑能力。

3）润滑周期长,不需经常补充、更换,而且对金属部件具有一定的防锈性,相对地降低了维护费用。

4）适用的温度范围较宽,适用的工作条件也较宽。9.2机械的润滑二、润滑剂P.236

（3）

选用润滑脂的原则

9.2机械的润滑二、润滑剂P.2361.润滑油的方法和装置

润滑方法是对设备润滑部位进行润滑时所采用的方法。（1）手工给油润滑手工给油润滑装置简单，使用方便，在需润滑的部位开个加油孔即可用油壶、油枪进行加油。一般用于低速、轻负荷的简易小型机械，如小型电动机和缝纫机等。（3）油环润滑只用于水平轴，如风扇、电机、机床主轴的润滑，方法简单，依靠套在轴上的环或链把油从油池中带到轴上流向润滑部位。9.2机械的润滑

三、润滑方法与润滑装置P.236（2）滴油润滑如滴油式油杯，依靠油的自重向润滑部位滴油，构造简单，使用方便，缺点是给油量不易控制，机械的振动、温度的变化和液面的高低都会改变滴油量。1.润滑油的方法和装置

（4）油浴与飞溅润滑油浴润滑是将需润滑的部件设置在密封的箱体中，使需要润滑的零件的一部分浸在油池的油中。利用高速旋转的零件（如齿轮）或依靠附加的零件将油池中的油溅散成飞沫向摩擦部件供油。优点是结构简单可靠。主要用于闭式齿轮箱，如机床主轴箱、发动机曲轴箱等。

（6）压力强制润滑利用油泵、阀和管路将压力油强制送油到润滑部位，润滑效果、冷却效果好。易控制供油量大小，可靠。广泛使用于大型、重载、高速、精密、自动化的各种机械设备中。

（5）喷（浇）油润滑利用油嘴将润滑油喷至润滑部位，既润滑又冷却。9.2机械的润滑三、润滑方法与润滑装置P.2362.脂润滑的方法和润滑装置

人工加脂润滑：对单机设备上加油点不多时，采用定期人工加注润滑脂。

集中供脂系统：对大型设备或生生线，可采用集中供脂系统来完成加注润滑脂。9.2机械的润滑

三、润滑方法与润滑装置P.237

润滑管理的内容：润滑剂的选择、计划与采购、贮存、使用规范等。

1.设备润滑系统管理的任务

完善各项润滑管理制度。编制各项润滑管理工作计划、监测、维护工作。

2.润滑管理中的“五定”

定点

定时

定质定量定人9.2机械的润滑

四、润滑系统的管理P.2381.泄漏的原因

泄漏是机械设备常见的故障之一。造成泄漏的原因，一是机械连接接合面存在尺寸偏差和几何偏差以及各种缺陷，不可避免地形成间隙。二是密封两侧存在压力差，工作或介质就会通过间隙而泄漏。消除或减少任一泄漏都可以或减少泄漏。就一般机械而言，减少或消除间隙是阻止泄漏的主要途径。2.泄漏的危害

机械中的介质或润滑剂的泄漏会造成浪费或环境污染。易燃、易爆、剧毒、腐蚀性、放射性介质的泄漏会危及人身及设备的安全。环境中的气体、灰尘、水等进入机械设备，会导致齿轮、轴承等过早磨损而报废，漏入化工设备，那会影响化工产品的纯度。泵、压缩机等流体机械内部泄露会影响容积效率。据统计，连续生产的化工企业60%的非计划停车事故与密封故障有关，因此泄露的危害极大。

9.3机械的密封

一、泄漏及危害P.238

密封的目的：防尘（水）、防漏油。

静密封：密封处机件没有相对转动，密封易实现，一般用密封垫、密封胶来进行密封。

动密封：密封处有相对运动（大多为伸出的转动轴颈），不可能完全密封。9.3机械的密封

二、密封及类型P.2391.接触式密封

密封效果较好，但存在摩擦磨损问题，多用。

1）毡圈密封

在轴承端盖上开出梯形槽，将毡圈（按标准选取），放置在梯形槽中与轴密合接触。这种密封主要用于脂润滑的场合，它结构简单，使用简便，但摩擦较大，只适用于线速度较小(小于10m/s)的场合。9.3机械的密封

二、密封及类型P.2392）

唇形密封圈密封（现多用：油封）唇型密封是依靠其唇形部分与被密封面紧密接触来进行密封的。目前多用于旋转轴的是“油封”，已标准化专业生产。唇型密封圈密封唇的方向要朝向密封的部位，即开口应向着轴承安装方向，这样才有密封效果。9.3机械的密封

二、密封及类型P.2391.接触式密封3）机械密封机械密封也称端面密封，属于接触式动密封，常用于泵、釜、压缩机、液压设备和其他类似设备的旋转轴的密封，适用于高压、高温、高速、或低温、真空等场合以及对酸、碱等强腐蚀介质的密封。9.3机械的密封

二、密封及类型P.2401.接触式密封：2.非接触式密封

是利用旋转轴与轴套之间微小缝隙实现密封，避免使用密封件的磨损。

1）缝隙沟槽密封间隙密封是靠相对运动件的配合面之间的微小间隙防止泄漏而实现的密封，当油液通过缝隙时存在一定的黏性阻力而起密封作用。使用时要在间隙时涂满润滑脂以增加密封效果。9.3机械的密封

二、密封及类型P.240

2）曲路密封（迷宫式）曲路密封是在需要密封的表面加工几个拐弯的沟槽，形成象迷宫一样的“曲路”，使泄漏的介质在沟槽里产生压力降，不能顺畅的通过，即可形成密封。曲路的布置可以是轴向的，也可以是径向的。工作时沟槽内涂满润滑脂，以增加密封效果。9.3机械的密封

二、密封及类型P.2402.非接触式密封轴向曲路径向曲路9.4环境保护与安全防护

一、绿色设计的理念P.241绿色设计是在产品整个生命周期内，着重考虑产品环境属性（可拆卸性、可回收性、可维护性、可重复利用性等）并将其作为设计目标，在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的功能、使用寿命及质量等要求，又称为环境意识设计。

绿色设计的原则被公认为“3R”的原则，即：

少量化设计原则再利用设计原则

资源再生设计原则9.4环境保护与安全防护

一、绿色设计的理念P.2411.绿色设计的材料选择

一般情况下，选择材料的要求要满足使用要求、工艺性要求及经济性要求。贯彻绿色设计的理念，就要优选对资源和能源消耗小的材料；材料种类不宜多，以便回收处理，尽量采用不需要涂层、镀层的材料；尽量不用有毒有害材料，必须采用时，应制成容易分离处理的零件结构。2.考虑拆卸回收的设计

一是采用可拆卸的结构设计，尽量采用螺纹连接、键联接、销联接等可拆卸连接形式，除非性能与成本要求，避免采用铆接、焊接、黏接等不可拆卸连接的形式。

二是连接件的类型、尺寸、材料尽可能相同或种类少，以减少同一台机器拆卸的工作量和拆卸工具的种类，避免采用大直径过盈配合连接。

三是拆卸处结构的可达性好，操作者能够看到被拆卸的零件，有足够的操作空间，避免连接件由于生锈导致拆卸困难。尽可能采用模块化的结构设计，便于安装、拆卸和回收。9.4环境保护与安全防护一、绿色设计的理念P.242小型精密机械产品，百分表、游标卡尺等，需要精心设计包装盒，使产品长期保持其性能，且不宜10附件。有些仪表和连接件需要安装在其他设备上。配套使用时只需要采取一次性包装。3.考虑产品包装的设计量具包装盒数控机床包装一般精度的机械设备，如电动机，水泵等，为了避免。运输过程中的撞击常采用木箱包装，大中型机械，精密机械如高精度数控机床、万能工具、显微镜等，其包装要考虑防震、防潮及防磁的特殊要求。9.4环境保护与安全防护二、安全设计的理念P.242机械安全是在使用说明书规定的预定使用条件下执行其功能和在产品运输、安装、调整、维修、拆卸和处理等整个寿命周期内，不产生损伤和危害健康的能力。

机械安全设计是采用先进的机械安全技术，从系统内部对机械可能发生的危险行为进行识别、分析和评价，根据其评价结果进行结构、防护装置和使用信息的设计，使系统可能发生的事故得到控制，使机械在整个寿命周期内都是安全的。1.机械事故的故障树对机械事故进行分析预测，常用的是故障树分析方法。其中设计缺陷是导致机械事故的最原始诱因。9.4环境保护与安全防护二、安全设计的理念P.2431.机械事故的故障树机械事故的因果图9.4环境保护与安全防护二、安全设计的理念P.243

1）结构的安全设计

使机械在外观、有关运动参数、零部件强度和应力、合理选材、安全技术和动力源、强制机械技术、人机工程学、人类工效学、零部件可靠性、机械调整和维修点的安排等等方面考虑结构的安全设计。2）安全防护措施的选用以设计

对通过合理的结构设计仍然不能避免或充分减小的危险或风险，应合理选用和设计安全装置和（或）防护装置进行防护。3）提供充分的安全使用信息

对前两点方法都仍然无法削除或充分减小的遗留风险，应通过提供安全使用信息的方式通知和警告使用者，使他们在使用机械进采取相应的补救安全措施。2.安全设计的基本原则环境污染：主要有化学、物理、生物污染。

机械工业污染：

物理：噪声污染；

化学：润滑油、金属切削油、清洗剂等污染。

1.振动与噪声的抑制减振：采用减减振措施可以有效的减小振动。

各种减振与消声方法：减振弹簧、液压减振、消声器、设置减振沟等等。涉及机械的环境保护与安全措施是多方面的，这里仅介绍最常见的。9.4环境保护与安全防护三、环境保护与安全防护措施P.244