機械設(shè)計基礎(chǔ)第02章

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1、第 二 講 主 要 內(nèi) 容第 二 章 潤 滑 與 密 封 2.1 摩 擦 與 磨 損2.2 潤 滑2.3 密 封 機 械 設(shè) 計 基 礎(chǔ) 第 二 章 潤 滑 與 密 封 （ 2學(xué) 時 ） 重 點 : 摩 擦 與 磨 損 、 潤 滑 、 密 封難 點 ： 潤 滑 、 密 封 第 二 章 潤 滑 與 密 封 概 述 2.1 摩 擦 與 磨 損 摩 擦 、 磨 損 、 潤 滑 和 密 封 是 普 遍 存 在 現(xiàn) 象 。 有 摩 擦 就 有 磨 損（ 摩 擦產(chǎn) 生 磨 損 ） 。 磨 損 終 會 導(dǎo) 致 失 效 。 為 了 減 少 摩 擦 降 低 磨 損 ， 常 采用 潤滑 ， 為 了 保 證 潤 滑

2、 需 采 用 密 封 。2.1.1 摩 擦 四 種 摩 擦 狀 態(tài) ： 干 摩 擦 、 流 體 摩 擦 、 邊 界 摩 擦 、 混 合 摩 擦 1、 干 摩 擦 兩 物 體 滑 動 表 面 之 間 無 任 何 潤 滑 劑 或 保 護(hù) 膜 。 (圖 2.1a) 2.1 摩 擦 與 磨 損干 摩 擦 功 耗 大 、 磨 損 嚴(yán) 重 。 摩 擦 力 庫 倫 定 律 ： F=f FN f-摩 擦 系 數(shù) ； FN -法 向 力 適 合 粗 糙 表 面 ， 當(dāng) 表 面 光 滑 到 一 定 程 度 時 ， 表 面 越 光 滑 ， 摩 擦 力 越 大滑 動 速 度 大 時 還 與 速 度 有 關(guān) 。2、 流

3、 體 摩 擦 兩 摩 擦 表 面 被 一 流 體 層 （ 液 體 或 氣 體 ） 隔 開 。 (圖 2.1b)3、 邊 界 摩 擦 兩 摩 擦 表 面 間 存 在 著 一 層 極 薄 （ 有 的 只 有 一 兩 層 分 子 厚 ） 的 起 潤 滑 作用 的 膜 （ 稱 為 邊 界 膜 ） 的 狀 態(tài) 稱 為 邊 界 摩 擦 。 （ 圖 2.1c） 4、 混 合 摩 擦 在 實 際 使 用 中 ， 有 較 多 的 摩 擦 副 處 于 干 摩 擦 、 流 體 摩 擦 、 邊 界 摩 擦 的混 合 狀 態(tài) ， 稱 為 混 合 摩 擦 。 （ 圖 2.1d) 不 同 狀 態(tài) 下 的 摩 擦 系 數(shù) 見

4、 表 2.1。2.1.2 磨 損1、 磨 損 過 程 （ 1） 、 跑 合 磨 損 階 段（ 2） 、 穩(wěn) 定 磨 損 階 段（ 3） 、 劇 烈 磨 損 階 段 2.1 摩 擦 與 磨 損2、 磨 損 分 類 （ 1） 、 粘 著 磨 損 輕 微 磨 損 、 涂 抹 、 擦 傷 、 撕 脫 、 咬 死 五 級 。 減 輕 粘 著 磨 損 措 施 ： A、 合 理 選 擇 摩 擦 副 材 料 ， 如 選 擇異 種 金 屬 采 用 表 面 處 理 等 。 B、 采 用 含 有 油 性 和 極 壓 添 加 劑 的 潤 滑 劑C、 限 制 摩 擦 表 面 的 溫 度D、 控 制 壓 強 。（ 2.1

5、 摩 擦 與 磨 損2） 、 磨 粒 磨 損 由 于 摩 擦 表 面 上 的 硬 質(zhì) 突 出 物 或 從 外 部 進(jìn) 入 摩擦 表 面 的 硬 質(zhì) 顆 粒 。3） 、 表 面 疲 勞 磨 損 受 交 變 接 觸 應(yīng) 力 的 摩 擦 副 ， 在 其 表 面 上 形 成 裂紋 而 逐 步 擴 展 與 相 互 連 接 表 層 金 屬 脫 落 ， 形 成 許 多月 牙 形 淺 坑 （ 又 稱 麻 坑 ） ， 這 種 現(xiàn) 象 稱 為 表 面 接 觸疲 勞 磨 損 ， 又 稱 點 蝕 。 （ 圖 1.1） 2.1 摩 擦 與 磨 損提 高 摩 擦 副 的 接 觸 疲 勞 壽 命 ，除 應(yīng) 合 理 選 擇

6、摩 擦 副 材料 外 ， 還 應(yīng) 注 意 ：1） 、 合 理 選 擇 摩 擦 表 面 的粗 糙 度 ；2） 、 合 理 選 擇 潤 滑 油 的 粘度 ;3） 、 合 理 選 擇 表 面 硬（ 4） 、 腐 蝕 磨 損 在 摩 擦 過 程 中 ， 摩 擦 表面 與 周 圍 介 質(zhì) 發(fā) 生 化 學(xué)或 電 化 學(xué) 反 應(yīng) 而 產(chǎn) 生 物 質(zhì) 損 失 的 現(xiàn) 象 。 2.2 潤 滑2.2.1 潤 滑 劑 的 性 能 與 選 擇 潤 滑 劑 的 種 類 ： 潤 滑 油 、 潤 滑 脂 、 固 體 潤 滑 劑 （ 如 石墨 、 二 硫 化 鉬 、 聚 四 氟 乙 烯 等 ） 、 氣 體 潤 滑 劑 （ 空

7、 氣 、 氫氣 、 水 蒸 氣 等 ） 。 應(yīng) 用 最 廣 的 是 潤 滑 油 、 潤 滑 脂 。 1、 潤 滑 油 潤 滑 油 分 三 類 ： 動 植 物 油 、 礦 物 油 和 化 學(xué) 合 成 油 。 粘 度 ： 液 體 流 動 時 內(nèi) 摩 擦 阻 力 的 大 小 。 粘 度 越 大 內(nèi) 摩 擦阻 力 越 大 ， 流 動 性 越 差 。 2.2.1 潤 滑 劑 的 性 能 與 選 擇牛 頓 提 出 ， 液 體 作 層 流 動 時 層 面 間 剪 切 應(yīng) 力 的 大 小 與 速 度 梯 度 成正 比 ， 即 = du/dy 為 比 例 常 數(shù) ， 稱 為 粘 度 ， 也 叫 動 力 粘 度

8、。粘 度 可 分 動 力 粘 度 、 運 動 粘 度 、 條 件 粘 度 （ 恩 氏 ） 三 種 ， 常 用 的運 動 粘 度 。1） 、 動 力 粘 度 對 1立 方 米 的 液 體 ， 其 上 下 表 面 發(fā) 生 相 對 速 度 1m/s的 相 對 運 動 時所 虛 的 切 向 力 為 1N,稱 該 液 體 粘 度 為 1Pas（ =1Ns/ ) 2.2.1 潤 滑 劑 的 性 能 與 選 擇2)、 運 動 粘 度 液 體 的 動 力 粘 度 與 液 體 在 相 同 溫 度 下 密 度 的 比 值 稱 為 該 液體 的 運動 粘 度 。 = / 動 力 粘 度 ， Pas 密 度 ， /s

9、 運 動 粘 度 ， /s 一 般 潤 滑 油 的 牌 號 是 在 40 （ 或 100 ） 的 運 動 粘 度3） 、 條 件 粘 度 （ 恩 氏 粘 度 ） 在 規(guī) 定 的 溫 度 下 從 恩 氏 粘 度 計 流 出 200ml樣 品 所 需 的 時 間 與同 體 積 蒸 餾 水 在 20 時 流 出 的 時 間 的 比 值 。 以 Et 表 示運 動 粘 度 和 恩 氏 粘 度 的 換 算 關(guān) 系 ： 當(dāng) 1.35 E3.2時 =8.0 E（ 8.64/ E） 當(dāng) E 3.2時 =7.6 E（ 4.0/ E）潤 滑 油 的 物 理 性 能 不 僅 粘 度 ， 還 有 凝 點 、 閃 點

10、、 燃 點 和 油 性 。 2.2.1 潤 滑 劑 的 性 能 與 選 擇 潤 滑 油 的 粘 度 隨 溫 度 、 壓 強 變 化 規(guī) 律 ： 溫 度 粘 度 -粘 度 變 化 越 小 ， 粘 度 指數(shù) 越 大 ， 油 的 性 能 越 好 。 （ 主 要 參 數(shù) ） 壓 強 粘 度 -當(dāng) 小 于 2.0MPa時 變 化 很 小 ，可 以 不 考 慮 。 在 高 壓 下 可 凝 固 ， 必 須 考 慮 。 2.2.1 潤 滑 劑 的 性 能 與 選 擇 2、 潤 滑 脂 在 潤 滑 油 中 加 入 稠 化 劑 （ 如 鈣 、 鈉 、 鋰 等 金 屬 皂 ） 混 合 稠 化而 成 。 與 潤 滑

11、油 比 具 有 稠 度 大 易 密 封 ， 承 載 能 力 強 ， 但 功 耗 也 大 ，常 用 于 低 速 、 多 沖 擊 載 荷 或 間 歇 工 作 機 械 中 。 潤 滑 脂 的 主 要 性 能 指 標(biāo) 為 滴 點 、 錐 （ 針 ） 入 度 和 耐 水 性 。1） 、 滴 點 ：2） 、 錐 （ 針 ） 入 度 ：3） 、 耐 水 性 ： 鈣 基 潤 滑 脂 -最 常 用 ， 耐 水 性 好 但 是 耐 熱 性 差 ， 常 用 60 以下 場 合 ； 鈉 基 潤 滑 脂 -耐 水 性 差 ， 耐 熱 性 好 ， 使 用 溫 度 115-145 ； 鋰 基 潤 滑 脂 -耐 水 性 、

12、耐 熱 性 均 好 ， 使 用 溫 度 -20-150 . 2.2.1 潤 滑 劑 的 性 能 與 選 擇3、 潤 滑 油 和 潤 滑 脂 中 的 添 加 劑 為 了 改 善 潤 滑 油 和 潤 滑 脂 的 使 用 性 能 或 特 殊 需 要 ， 加 入 不 同 性質(zhì) 的 添 加 劑 。4、 潤 滑 劑 的 選 用 （ 1） 、 潤 滑 劑 類 型 的 選 用 -優(yōu) 先 選 用 潤 滑 油 。 橡 膠 、 塑 料 可 用水 ； 不 易 加 油 和 重 載 荷 用 潤 滑 脂 ； 固 體 潤 滑 劑 用 于 高 溫 、 高 壓 、真 空 、 極 低 溫 、 強 輻 射 等 環(huán) 境 。（ 2） 、

13、 潤 滑 劑 牌 號 的 選 用1） 、 工 作 載 荷 ； 2） 、 運 動 速 度 ； 3） 、 工 作 溫 度 ； 4） 粗 糙 度 和間 隙 。 2.2.2、 潤 滑 方 式 及 潤 滑 裝 置1、 集 中 潤 滑 或 分 散 潤 滑2、 連 續(xù) 潤 滑 或 間 歇 潤 滑3、 壓 力 潤 滑 或 無 壓 力 潤 滑4、 循 環(huán) 式 潤 滑 或 非 循 環(huán) 式 潤 滑 2.3 密 封1、 對 密 封 件 的 基 本 要 求1） 、 一 定 的 壓 力 和 溫 度 范 圍 內(nèi) 具 有 良 好 的 密封 性 ；2） 、 摩 擦 阻 力 小 ， 摩 擦 系 數(shù) 穩(wěn) 定 ；3） 、 磨 損 小 ， 能 自 動 補 償 ， 壽 命 長 ；4） 、 結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 拆 裝 方 便 ， 價 格 低 廉 。 2、 常 用 的 密 封 件 及 其 分 類 3、 設(shè) 計 密 封 裝 置 時 應(yīng) 注 意 的 問 題1） 、 工 作 情 況2） 、 被 密 封 介 質(zhì) 的 性 能3） 、 配 合 件 及 其 涂 層 的 材 料 性 能4） 、 機 器 中 安 裝 密 封 裝 置 部 位 的 結(jié) 構(gòu)5） 、 密 封 裝 置 的 制 造 和 裝 配 工 藝 性6） 、 機 器 的 運 轉(zhuǎn) 正 確 性