第六章_润滑.ppt

1、第六章润滑，1。润滑的作用可以概括为：减少摩擦、减少磨损和冷却；采用液体润滑剂循环润滑系统可以带走摩擦时产生的热量，减少机械发热。防腐蚀和冲洗功能：随着润滑剂的流动，摩擦表面的污染物和磨损碎屑可以被冲洗掉。密封功能：防止冷凝水、灰尘等杂质的侵入。阻尼功能：冲击和振动的机械能转化为液压能，起到阻尼、阻尼或缓冲的作用。根据不同的工作面和工作条件的限制，润滑一般可分为三种类型：流体润滑、混合润滑和边界润滑。通常，根据所形成的润滑膜的厚度与表面粗糙度的综合值之比，可以通过斯特里贝克曲线来判断润滑状态。斯特里贝克曲线：德国学者斯特里贝克对滚动轴承和滑动轴承之间的摩擦进行了实验，研究了摩擦系数与运动速度、

2、法向载荷和润滑剂粘度等参数之间的关系，并将它们之间的关系绘制成一条曲线，称为斯特里贝克曲线。区域：流体润滑状态，包括流体动力润滑、流体动力润滑和弹性流体动力润滑。平均润滑膜厚度h与摩擦副表面的复合粗糙度之比大于3。流体动力和流体静力润滑下的典型膜厚约为1-100米，弹性流体动力润滑下的膜厚约为0.1-1米。这时，摩擦副的表面被连续的流体薄膜隔开，所以用流体力学来处理这种润滑问题，而摩擦阻力完全由流体的内耗(粘度)决定。在该区域，工作摩擦副的表面之间没有直接接触，也没有机械磨损(磨粒和粘着磨损)，但是会发生表面疲劳磨损、气蚀磨损和流体侵蚀。液体静压润滑：液体静压润滑，又称外压供油润滑，是利用外部

3、供油装置将一定压力的润滑油输送到轴承，在轴承油腔内形成压力足够大的润滑油膜，使轴或滑动导向面等被支撑的运动部件浮动，承受外力。因此，运动部件可以承受从静态到大速度范围的外力，这是静压润滑的主要特点。然而，流体动力润滑轴承在静态或低速时往往不能在足够的压力下形成油膜，从而导致半干摩擦、表面磨损或其他损坏，并缩短工作寿命。其缺点是需要一套供油设备，增加了设备的空间和重量。流体动力润滑：在两个相对运动的物体的摩擦表面上，由于摩擦表面的几何形状和相对运动，产生了具有一定压力的粘性流体膜，该流体膜将两个摩擦表面完全分开，并通过流体膜产生的压力来平衡外部载荷。弹性流体动力润滑：相对运动表面的弹性变形和流体

4、动力作用对润滑油的润滑性能起重要作用的一种润滑状态。在混合润滑状态下，平均润滑膜厚度h与摩擦副表面复合粗糙度之比约为3，典型膜厚度小于1m。此时，摩擦表面的一部分被流体润滑膜分开，流体润滑膜承受部分载荷，并且一些表面微凸接触也发生，并且边界润滑膜承受部分载荷。区域、边界润滑状态下，平均润滑膜厚度h与表面复合粗糙度之比趋于0(小于0.41)。当典型膜厚为1-50纳米时，摩擦表面微凸起的接触增加，润滑剂的粘度对降低摩擦几乎没有影响，几乎完全无效，几乎所有载荷都由微凸起和边界润滑膜承受。从Stern-ribbeck曲线可以看出，润滑类型随着转速、切削载荷和润滑剂粘度的变化而变化，润滑状态可以从一种润

5、滑状态变为另一种润滑状态。流体粘度：它是液体的内耗。它是润滑油在外力作用下相对运动时，油分子之间的内摩擦阻力大多数润滑油的等级是根据其粘度来确定的，粘度是选择各种机械设备用油的主要依据。粘度测量方法可分为绝对粘度和相对粘度。绝对粘度分为动态粘度和运动粘度。相对粘度可以用几种方法来表示，如恩格尔粘度、赛波特粘度和雷克雅未克粘度。流体粘度的主要分类，动力粘度牛顿首先提出了粘性流体的流动模型，他认为流体的流动是许多极薄流体层之间的相对滑动，如图所示。在厚度为h的流体表面上，有一个面积为a的平板，它在力F的作用下以速度u运动.此时，由于流体的粘度，在滑动层之间将产生剪切应力，即流体的内摩擦力，这将运动

6、传递到相邻的流体层，使得每层的流速u以直线分布。牛顿提出粘性剪切应力与剪切应变率成正比的假设，这叫做牛顿粘性定律，即：其中，它是剪切应力，即单位面积摩擦力，即=F/A；剪切应变率，等于沿流体厚度方向的流速梯度，即=du/dz；比例常数定义为流体的动态粘度。因此，动态粘度的物理意义是：当从流体中取出两个面积为1m2、距离为1m的单位流体时，当相对运动速度为1m/s时产生的阻力称为流体的动态粘度，用下式表示。当阻力为1N(牛顿)时，动态粘度为1Pa(帕斯卡秒)。在工程中，单位通常是(泊)或cP(厘泊)。1Pas1Ns/m210P=103cP，*所有遵循牛顿粘度定律的流体统称为牛顿流体，而不符合牛顿

7、定律的流体是非牛顿流体。实践证明，在一般工况下的大多数润滑油，尤其是矿物油，属于牛顿流体性质。运动粘度，它定义了在与运动粘度相同的温度下，流体的动态粘度与流体密度之比。其中，g/cm3为流体密度。是运动粘度，单位为m2/s，工程中常用的是cSt，1cst=10m2/s，润滑油的密度通常为0.7-1.2g/cm3，而矿物油密度的典型值为0.85 g/cm3，所以运动粘度和动态粘度的近似换算公式可以是：=0.85，2，影响润滑油粘度的主要因素，(1)要求润滑油的粘温特性越好，即油粘度随工作温度的变化越小越好。例如，发动机润滑油的粘温特性不好，在低温下粘度过大，使发动机起动困难；启动后，润滑油不容易

8、流到摩擦面，这将导致机械零件磨损。如果温度过高，粘度会变小，这使得在摩擦面上很难形成合适的油膜，失去润滑效果，并导致机械零件的摩擦面被划伤和胶合。粘度指数()通常用于评估各种润滑油的粘温特性。高粘度指数润滑油是指其粘度随温度变化很小，因此具有良好的粘温性能。* *流体的粘度值必须符合测试温度。(2)压力当液体或气体上的压力增加时，分子之间的距离减小，分子之间的吸引力增加，因此粘度增加。一般来说，当矿物油的压力超过0.02兆帕时，粘度随压力变化很大。3.粘度测量粘度由粘度计测量。根据它们的工作原理，它们可以分为三种类型，即旋转粘度计、下降粘度计和毛细管粘度计。(1)旋转粘度计旋转粘度计的两个部件

9、装有待测液体，其中一个固定，另一个旋转。液体的动态粘度是通过测量相对旋转过程中剪切液体的阻力矩来计算的。它的主要形式是旋转粘度计(图(a)和锥板粘度计(图(b)。前者由两个同心圆柱体组成，而后者由一个平面和一个锥面组成。这些粘度计可以以不同的速度旋转下落式粘度计的另一种形式是下落式圆筒粘度计，它由两个垂直的同心圆筒组成，在圆筒之间装有待测流体，外圆筒是固定的，内圆筒下落。降管式粘度计主要用于测量高粘度流体。(3)毛细管粘度计毛细管粘度计根据压差或其自身质量，通过一定体积的液体流经标准毛细管所需的时间来测量其粘度。如图所示，已知毛细管粘度计的常数c，测量一定温度下一定流量的液体流出毛细管的时间t

10、(即图中A和B之间的椭球体中的液位从A下降到B所需的时间)，此时液体的运动粘度可由下式得到：=ct；如果测量液体的密度，它的动态粘度是=，4。润滑材料和应用、润滑剂分类、水、动植物油、矿物油、合成油、液态金属等。润滑油(矿物油、合成油等。)增稠剂(金属皂、粘土等。)、石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯等。空气和其他气体介质，注：润滑油和润滑脂1。润滑油的主要性能目前，使用最广泛的润滑油(矿物油)是从石油中提炼出来的，约占润滑油总量的97%。其主要性能指标如下：(1)粘度：选择润滑油的主要依据；(2)粘度指数：粘度指数高的润滑油随温度变化不大。(3)油性：润滑剂降低摩擦的能力实际上是润滑油吸附在摩擦表面

11、形成界面膜的能力。油性越好，吸附能力越强。(边界润滑和粗糙表面尤为重要)，(4)酸值：主要指油中有机酸的含量。对于新油，有机酸主要指环烷酸，对于长期储存或使用的油，有机酸指氧化产生的酸性物质。对于新油，酸值表示润滑油的精炼程度；对于旧油，它可以用来判断其浪费或氧化变质程度。此外，酸值也可用于测量油对金属的腐蚀性。(5)润滑油的蒸发程度在使用过程中蒸发，导致润滑系统中的润滑油量逐渐减少，粘度增加，影响供油，使用过程中液压油蒸发，气穴现象和效率下降，可能导致液压泵损坏。(6)闪电和自燃点闪点是指在规定的条件下，油品加热时逸出的油气混合物与火焰接触时，可燃气体混合物瞬间闪光的最低温度。闪点表示石油产

12、品的火灾危险性指数，即石油产品的危险性按闪电划分，闪点低于45的石油产品是易燃的；闪点大于45的油是易燃的，在储存和运输过程中，油温应保持在闪点2030以下。自燃点是指油品被加热到一定温度时，不与火源接触而自行点燃燃烧的温度。(7)凝点和倾点：表示石油产品在低温下的流动性。凝点，油冷却停止流动的最高温度。倾点，冷却油开始连续流动的最低温度。(8)抗氧化稳定性润滑油在加热和金属催化剂作用下抵抗氧化变质的能力。当润滑油被严重氧化时，其颜色变暗，酸值增加，粘度增加，还会产生沉淀物，从而腐蚀机器零件。(9)机械杂质不溶于润滑油和特定溶剂并被滤纸滤出的物质统称为机械杂质，主要是金属磨损碎屑、沙子、粘土、

13、铁锈、棉线、木质纤维和添加剂中所含的无机盐。含有大量杂质的润滑油会破坏摩擦面之间的油膜，加剧磨损，堵塞油路。(10)灰灰是润滑油完全燃烧后产生的固体残渣。油中经常含有的各种盐类和矿物杂质在高温下容易形成积碳，加剧零件的磨损，同时影响摩擦表面间均匀油膜的形成，影响润滑性能随着机器和机械设备的快速发展，要求润滑油适应各种工作条件，如高温、低温、真空、高辐射、高负荷和腐蚀性介质，还要求使用寿命长和储存稳定，仅靠润滑油本身的性能很难满足这些要求，必须添加不同性能的添加剂。目前，大多数润滑油含有润滑添加剂。添加剂大致可分为两类，一类是影响润滑油物理性能的添加剂，如降凝剂和增粘剂；另一种是对化学性质起作用

14、的添加剂，如抗氧化剂、洗涤剂和分散剂等。(1)抗氧化润滑油会因氧化而变质，生成的酸性物质会腐蚀金属表面。添加抗氧化剂将使润滑油具有防腐性能。(2)洗涤剂和分散剂是最重要的添加剂，用量最大，占润滑油添加剂总量的50%以上。洗涤剂和分散剂能分散和悬浮润滑油中高温产生的积碳和低温产生的油泥，保持零件清洁。(3)增粘剂增粘剂不仅能提高低粘度基础油的粘度，还能明显改善润滑油的粘温性能，使润滑油能满足宽温度范围和稳定粘度的要求。增粘剂是油溶性链状聚合物。当它被加入到溶液中时，它的分子随着溶液的浓度和温度而具有不同的形状。在低温下，聚合物凝结成卷曲的形状，这对溶液分子的内耗(粘度)几乎没有影响。在高温下，聚

15、合物分子膨胀，表面积增加，溶液分子的内耗显著增加，导致油的粘度显著增加。在常用的增粘剂中，聚甲基丙烯酸酯效果最好。降凝剂降凝剂用于降低润滑油的冰点，以利于发动机在低温下启动。原理：润滑油一般含有少量石蜡。当温度降低时，石蜡结晶并相互结合形成三维网状结构，其中含有油并使润滑油失去流动性。降凝剂分子可以吸附在石蜡晶体表面或与之形成共晶，从而防止晶粒连接成三维网状结构，保持润滑油在低温下的流动性。应该指出的是，降凝剂只在含蜡油品中起作用。如果油品中蜡含量过高，超过降凝剂的作用范围，也不能达到降凝的目的。常用降凝剂：聚异丁烯、聚甲基丙烯酸酯等。极压添加剂和油添加剂极压添加剂是一种含有氯、硫和磷的有机化

16、合物。这些化合物在高温高压下具有很强的化学活性，能与金属表面反应形成高熔点、低剪切强度的化学反应膜，能有效防止粘连和磨损。氯、硫和磷都有腐蚀性，所以我们应该权衡利弊。常用的极压添加剂包括硫化异丁烯、磷酸三乙酯、氯化石蜡等。油性添加剂是极性物质，能在润滑油中的金属表面形成定向吸附膜，从而改善摩擦性能，增强润滑。动植物油、高级脂肪酸、酯、醇和它们的金属皂都是有效的油性添加剂。(6)消泡剂润滑剂在使用过程中容易起泡，影响其使用效果。清洁剂和分散剂、润滑油本身的氧化和分解以及高速搅拌会促进油起泡并影响正常使用。除了采取一些措施尽可能避免气泡外，还可以在油品中加入消泡剂来减少或消除气泡。常用的消泡剂是二甲基硅油。消泡剂的添加量通常较小，约为0.001%。3.润滑脂(1)定义：基础油和添加剂制成润滑油产品；在成品油的基础上，用增稠剂将其增稠，改变其形状，得到油膏形式的油脂。基础油十种添加剂=润滑油；润滑油(3)润滑脂：的优缺点不需要复杂的密封装置和供油系统，可以简化系统的外围尺寸。附着力好，对摩擦表面的保持能力强，密封性能好，可适用于开口和密封不良的摩擦零件。它可以防止湿气和灰尘侵入，并长期保护金属免受腐蚀。使用寿命长，供油次数少，无需频繁添加，更有利于对难以频繁加油的摩擦部