第十一章 机械装置的润滑与密封

1、第十一章 机械装置的润滑与 密封 主编 第一节概述 (1) 降低摩擦，减少磨损一般金属或非金属件直接接触产生干摩擦，其摩擦因数 约为0.10.15。 (2) 降温冷却运动副运动时必须克服摩擦力而做功，消耗的功转化为热量，其结 果是引起运动副温度升高。 (3) 防止腐蚀润滑剂中都含有防腐、防锈添加剂，润滑剂覆盖在运动副表面时， 就可避免或减少由腐蚀引起的损坏。 (4) 减振作用润滑剂都有在金属表面附着的能力，且本身的剪切阻力小，所以在 运动副表面受到冲击载荷时，具有吸振的能力。 (5) 密封作用半固体润滑剂具有自封作用，一方面可以防止润滑剂流失，另一方 面可以防止水分和杂质的侵入。 第二节常用润

2、滑剂及选择 一、 润滑油 二、 润滑脂 三、固体润滑剂 一、 润滑油 图11-1润滑油流动的速度粘度 润滑油是使用最广泛的润滑剂。 1.润滑油的性能指标 (1)粘度润滑油在外力作用下流动，由于液体分子之间的引力，流层间产生剪 切力，阻碍图11-1润滑油流动的速度粘度彼此相对运动，使各层的速度不相等， 这种性质称为粘性。润滑油的粘性是一个非常重要的特性，其大小用粘度来反映， 分为动力粘度、运动粘度和相对粘度。 如图11-1所示，两平行平板间 充满润滑油，设板B静止不动，板A 以速度v沿x方向运动。由于润滑油 对表面的吸附作用，板B表面层的润 滑油 实验表明，没有剪切弹塑性的理想流体流动时，剪切力

3、与动力粘度及速度变化率 成正比。表达式为 式中液体层单位面积上的摩擦阻力； 常数，即液体的动力粘度，负号表示方向与速度增量方向相反。 工业上常用动力粘度与同温度下该液体的密度的比值表示的粘度，称为运动粘 度。由于工业中所用粘度计测出的就是这个比值，且润滑油的分类、选择都是按运 动粘度高低来确定的，因此运动粘度用得最多，其表达式为 式中液体的运动粘度，单位为m2/s； 液体的动力粘度，单位为Pas； 同温下液体的密度，单位为kg/m3。 2. 常用润滑油 润滑油分为矿物润滑油和合成润滑油两类。矿物润滑油是从石油原油中经过提 取燃油后剩下的重油经蒸馏精制而得到的。生产这类润滑油原料充足，价格便宜，

4、 因而应用最广。 合成润滑油是中性液体介质，是有机溶液、树脂工业聚合物处理过程中的衍生 物。它具有独特的使用性能，可以用于一般矿物润滑油不能使用的地方，如高温、 低温、防燃及需与橡胶、塑料接触的场合。但合成润滑油价格昂贵，不少润滑油有 些毒性，因此其使用受到限制。 一、 润滑油 表11-1常用润滑油的主要质量指标和用途 二、 润滑脂 表11-2常用润滑脂的主要质量指标和用途 1.润滑脂的组成 润滑脂俗称黄油，是一种稠化的润滑油。它易于保持在摩擦表面，使用周期长。 润滑脂由基础油(矿物润滑油、合成润滑油)和稠化剂(皂类、固体类)调和而成。为了 改善某些特殊性能，有时还适当加入一些添加剂。基础油含

5、量约70%90%，决定了润 滑脂的性能；稠化剂含量约10%30%。它常用于不易加油、重载低速的场合。 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。最常用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 很低、载荷特重或温度很高、很低的特殊条件及不允许有油、脂污染的场合。此外， 固体润滑剂还可以作为润滑油或润滑脂的添加剂使用及制作自润滑材料用。 第三节常用润滑方式及装置 一、油润滑方式及装置 二、脂润滑方式及装置 一、油润滑方式及装置 图11-2手工加油油杯 油润滑方式按是否连续可分为间歇供油和连续供油。 1.间歇供油 间歇供油是隔一

6、定时间向润滑点供给润滑油，润滑不很可靠，可用于低速、轻 载和不重要的地方。常用的润滑方法和装置有：手工加油油杯(图11-2)、压注油杯 (图11-3)。 一、油润滑方式及装置 图11-3压注油杯 一、油润滑方式及装置 图11-4针阀式油杯 2.连续供油 图11-4针阀式油杯连续供油是连续不断地向润滑点供给润滑油，润滑可靠。较 重要的场合都要用连续润滑方式。 (1)滴油润滑针阀式注油杯可 用于滴油润滑。如图11-4所示，针 阀式油杯由手柄1、调节螺母2、弹 簧3、芯管4、针阀5、杯体6、观察 窗孔7和联接螺纹8等组成。当手柄 放平时，针阀受弹簧力向下而堵住 油孔；手柄转90 一、油润滑方式及装置

7、 图11-5芯捻润滑 (2)芯捻润滑如图11-5所示，用毛线或棉 线做成芯捻，浸入油槽中，利用毛细管虹吸作 用把油引到润滑点。由于芯捻本身可起过滤作 用，因此可使润滑油保持清洁。其缺点是油量 不可调节。 一、油润滑方式及装置 图11-6油环润滑 (3)油环润滑如图11-6所示，它依靠套在轴上的油环旋转，将油从油池带起来，再 流到润滑点。这种润滑方式只适合水平轴的润滑，转速在602000r/min。转速过高，环 在轴上跳动剧烈；转速过低，油环所带油量不够。 (4)浸油润滑零件部分或全部浸入油池中进行润滑(参见表11-7图)，润滑自 动可靠，但搅油功耗大，易引起发热，适合封闭箱体中转速较低的场合。

8、 (5)飞溅润滑利用高速旋转的零件，将油池中的油溅散成油沫，向润滑点供 油。 (6)压力润滑用泵将润滑油加压后送到润滑部位(参见表11-7图)，给油量丰 富，而且油量控制方便，不但润滑可靠，冷却效果也好。因此，压力润滑广泛用于 大型、重载、高速、精密等重要的场合。 (7)油雾润滑用压缩空气将润滑油雾化后通入摩擦点而起润滑作用，常用于 高速转动的轴承(dn6105mmr/min)及高速运转的齿轮(v5m/s)。这种润滑方 式冷却、清洗效果好，但油雾排出污染环境，且结构较复杂。 二、脂润滑方式及装置 润滑脂与润滑油相比，流动性、冷却效果较差，因此脂润滑多用于低、中速机 械的润滑。常用的润滑方式有：

9、 (1)手工润滑利用手工将脂填入润滑部位。用于开式齿轮传动、链条、滚动轴 承等。 (2)油杯润滑利用旋盖油杯(图11-2)、压注油杯(图11-3)等装置向润滑点送润 滑脂。这种润滑方式用于加脂不方便或速度较低的场合。 (3)集中润滑用脂泵将润滑脂定时定量地送至各润滑点。这种方法主要用于润 滑点很多的工厂和车间。 第四节常用传动装置的润滑 一、滑动轴承的润滑 二、滚动轴承的润滑 三、齿轮传动的润滑 四、蜗杆传动的润滑 一、滑动轴承的润滑 大部分的滑动轴承都采用油润滑，可根据轴颈速度和工况，参照表11-3选取。 对于要求不高，速度v5m/s，难以经常供油的非液体摩擦滑动轴承，可用脂 润滑。润滑脂的

10、选择可参看表11-4。 二、滚动轴承的润滑 表11-3滑动轴承润滑油的选择 二、滚动轴承的润滑 表11-4滑动轴承润滑脂的选择 二、滚动轴承的润滑 表11-5滚动轴承润滑方式的选择(dn值) 二、滚动轴承的润滑 图11-7润滑油粘度的选择 在dn值较高或轴上零件采用油润滑时， 滚动轴承应采用油润滑。根据工作温度和dn 值，参考图11-7可选出润滑油应具有的粘度， 然后从润滑油产品目录中选相应的润滑油牌 号。 在dn值较小时，采用脂润滑。它具有不 易流失、密封性好、加脂周期较长等优点。 在使用时，润滑脂的填充量不得超过轴承空 间的1/31/2，因为填脂过多易引起摩擦发 热，对运转不利。 三、齿轮

11、传动的润滑 表11-6齿轮润滑油粘度选择(单位：m/s) (1)闭式齿轮传动的润滑大部分的闭式齿轮传动靠边界油膜润滑，因此要求润滑 油有较高的粘度和较好的油性。润滑油的粘度可根据齿轮的材料和圆周速度，在表11- 6中查取，然后选择具体的润滑油。 齿轮润滑方式包括浸油润滑、飞溅润滑、压力润滑等，润滑方式选择及注意事项 见表11-7。 (2)开式、半开式齿轮传动的润滑开式齿轮传动一般速度较低、载荷较大、接触 灰尘和水分、工作条件差且油膜易流失。为维持润滑油膜，应采用粘度很高、防锈性 好的开式齿轮油。速度不高的开式齿轮传动也可采用脂润滑。 三、齿轮传动的润滑 表11-7齿轮润滑方式选择及注意事项 四

12、、蜗杆传动的润滑 蜗杆传动的工作状态与齿轮传动类似，但蜗杆传动齿面间的滑动速度大，传动效 率低，发热大，因此润滑对蜗杆传动来说更为重要。 润滑油的粘度和润滑方法，根据滑动速度和载荷类型进行选择。对于闭式蜗杆传 动，从表11-8中查取；对于开式蜗杆传动，选用粘度较高的润滑油或润滑脂。 表11-8蜗杆传动的润滑油的粘度选择和润滑方法 第五节机械装置的密封 机械装置密封有两个主要作用： 1) 阻止液体、气体工作介质、润滑剂泄漏。 2) 防止灰尘、水分进入润滑部位。 密封装置的类型很多，两个具有相对运动的结合面之间必然有间隙(比如减速器外 伸轴与轴承端盖之间)，它们之间的密封称为动密封。两个相对静止不

13、动的结合面之间 的密封称为静密封，如减速器箱体与轴承端盖、减速器箱体与减速器箱盖等。所有的静 密封和大部分的动密封都是靠密封面互相靠近或嵌入以减少或消除间隙，达到密封的目 的。这类密封方式称为接触式密封。密封面间有间隙，依靠各种方法减少密封间隙两侧 的压力差而阻漏的密封方式，称为非接触式密封。 一、静密封 (1)研磨面密封最简单的静密封是靠结合面加工平整、光洁，在螺栓预紧力的作用 下贴紧密封，要求结合面研磨加工，间隙小于5m，如图11-8a所示。 (2)垫片密封如图11-8b所示，在结合面间加垫片，螺栓压紧使垫片产生弹塑性变 形填满密封面上的不平，从而消除间隙，达到密封的目的。常温、低压、普通

14、介质 可用纸、橡胶垫片；高压、特殊高温和低温场合可用聚四氟乙烯垫片；高温、高压 可用金属垫片。 (3)密封胶密封密封胶有一定的流动性，容易充满结合面的间隙，粘附在金属面上 能大大减少泄漏，即使在较粗糙的表面上密封效果也很好，如图11-8c所示。密封胶 型号很多(如铁锚602)，使用越图11-8静密封 a)研磨面密封b)垫片密封c)密封胶密封d)O形圈密封来越广，使用时可查机械 设计手册。 (4)O形圈密封如图11-8d所示，在结合面上开密封圈槽，装入O形密封圈，利用其 在结合面间形成严密的压力区来达到密封的目的。 一、静密封 图11-8静密封 a)研磨面密封b)垫片密封c)密封胶密封d)O形圈

15、密封 二、动密封 图11-9毡圈密封 两个具有相对运动的结合面之间的密封称为动密封。这里主要分析回转轴的动密封。 在回转轴的动密封中，有接触式、非接触式和组合式三种类型。 1.接触式密封 由于接触式密封是利用密封 元件与结合面的压紧而起密封作 用，必定产生摩擦磨损，因此这 种密封方式不宜用于高速。 二、动密封 图11-10密封圈密封 (2)密封圈密封密封圈用耐油橡胶、塑料 或皮革等弹性材料制成，靠材料本身的弹力及 弹簧的作用，以一定压力紧套在轴上起密封作 用。唇形密封圈用得很多，安装时应注意唇口 方向：如图11-10所示密封圈唇口朝内，目的 是防漏油；唇口朝外，主要目的是防灰尘、杂 质侵入。这

16、种密封广泛用于油密封，也可用于 脂密封和防尘，工作速度小于7m/s。 二、动密封 图11-11机械密封 (3)机械密封机械密封又称端面密封。图11-11所示是最简单的机械密封，动环1 与轴固定在一起，随轴转动；静环2固定在机座端盖上。由于动环与静环端面在弹簧3的 弹簧力作用下互相贴紧，因此能起到很好的密封作用。 二、动密封 图11-12间隙密封 如图11-12所示，在静止件(轴承端盖通孔)与转动件(轴)之间有很小间隙(0.10. 3mm)，利用其节流效应起到密封作用。它可用于脂润滑轴承密封，若在端盖上车出环 槽，在槽中填密封润滑脂，密封效果会更好。用于油润滑时，须在盖上车出螺旋槽， 以便把欲向外流失的润滑油借螺旋的输送作用，送回到轴承腔内。 二、动密封 图11-13挡油环密封 (2)挡油环密封用如图11-13所示的油润滑时，可在轴上装一个油环。当轴转动时， 利用其离心作用，将多余的油及杂质沿径向甩开，经过轴承座的集油腔和油沟流回。 二、动密封 图11-14迷宫式密封 (3)迷宫式密封如图11-14所示，将旋转的零件与固定的密封零件之间做成迷宫(曲 路)间隙，利用