润滑技术.doc

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润滑技术

1.润滑的作用

    润滑对机械设备的正常运转起着重要的作用。

（1）降低磨擦系数

   在两个相对磨擦的表面之间加入润滑剂，形成一个润滑油膜的减磨层，就可以降低磨擦系数，养活磨擦阻力，减少功率消耗。

例如在良好的液体磨擦条件下，其磨擦系数可以低到0.001甚至更低。

此时的磨擦阻力主要是液体润滑膜内部分子间相互滑移的低剪切阻力。

（2）减少磨损

   润滑剂在磨擦表面之间，可以养活由于硬粒磨损、表面锈蚀、金属表面间的咬焊与撕裂等造成的磨损。

因此，在磨擦表面间供应足够的润滑剂，就能形成良好的润滑条件，避免油膜有破坏，保持零件配合精度，从而大大养活磨损。

       （3）降低温度

   润滑剂能够降低磨擦系数，养活磨擦热的产生。

我们知道运转的机械，克服磨擦所做的功，全部转变成热量，一部分由机体向外扩散，一部分则不断使机械温度升高。

采用液体润滑剂的集中循环润滑系统就可以带走磨擦产生的热量，起到降温准却，使机械控制在所要求的温度范围内运转。

       （4）防止腐蚀、保护金属表面

   机械表面，不可避免地要和周围介质接触（如空气、水湿、水汽、腐蚀性气体及液体等）使机械的金属表面生锈、腐蚀而损坏。

尤其是冶金工厂的高温车间和化工厂腐蚀磨损显得更为严重。

       （5）清洁冲洗作用

   磨擦副在运动时产生的磨损微粒或外来介质等，都会加速磨擦表面和磨损。

利用液体润滑剂的流动性，可以把磨擦表面间的磨粒带走，从而减少磨粒磨损。

在压力循环系统中，冲洗作用更为显著。

在冷轧、热轧以及切削、磨削、拉拔等加工工艺中采用工艺润滑剂，除有降温冷却作用外，还有良好的冲洗作用，防止表面补固体杂质划伤，使加工成品（钢材）表面具有较好的质量和表面粗糙度。

例如在内燃机汽缸中所用的润滑油里加入悬浮分散添加剂，使油中生成的凝胶和积炭从汽缸壁上洗涤下来，并使其分散成小颗粒状悬浮在油中，随同循环油过滤器滤除，以保持油的清洁，减少汽缸的磨损，延长换油周期。

       （6）密封作用

 蒸汽机、压缩机、内燃机等的汽缸与活塞，润滑油不仅能起到润滑减磨作用，而且还有增强密封的效果，使其在运转中不漏气，提高工作效率的作用。

   润滑脂对于形成密封有特殊作用，可以防止水湿或其他灰尘、杂质浸入磨擦副。

例如采用涂上润滑脂的油浸盘根，对水泵轴头的密封既有良好的润滑作用，又可以防止泄漏和灰尘杂质浸入泵体而起到良好的密封作用。

   此外，润滑油还有减少振动和噪声的效能。

2.润滑的分类

1．根据润滑剂的物质形态分类

（1）气体润滑   采用空气、蒸汽或氦气等某些惰性气体作为润滑剂，可使磨擦表面被高压气体分隔开。

如航海用的惯性陀螺仪；重型机械中垂直透平机的推力轴承；大型天文望远镜的转动支承；高速磨头的轴承等都可用气体润滑。

气体润滑的最大优点是磨擦系数极小，几乎接近于零。

气体的黏度不受温度的影响，所以气体润滑的轴承，阻力小、精度高。

（2）液体润滑   轧钢机的减速机、齿轮座、精密油膜轴承等，均采用不同黏度和性能的液体润滑油润滑。

液体润滑剂包括矿物润滑油、合成润滑油、乳化油。

水也可以作为初轧机胶木轴瓦的润滑剂和冷却剂。

    （3）半固体润滑   润滑脂是一种介乎流体和固体之间的一种塑性状态或膏脂状态的半固体物质。

它包括各种矿物润滑脂、合成润滑脂、动植物脂等。

广泛用于各种类型的滚动轴承和垂直安装的平面导轨上。

   （4）利用具有特殊润滑性能的固体润滑剂，如石墨、二硫化钼、二硫化钨等，代替润滑油、脂隔离磨擦接触表面，形成良好的固体润滑膜，以达到养活磨擦、降低磨损的良好润滑作用。

2．根据润滑膜在磨擦表面间的分布状态分类

（1）全膜润滑   磨擦面之间有润滑剂，并能生成一层完整的润滑膜，把磨擦表面完全隔开。

磨擦副运动时，磨擦是在润滑膜的内部分子之间的内磨擦，而不是磨擦面的直接接触的外磨擦，这种状态称为全膜润滑。

这是一种理想的润滑状态。

（2）非全膜润滑   磨擦表面由于粗糙不平或因载荷过大、速度变化等因素的影响，使润滑膜遭到破坏，一部分为干磨擦，这种状态称为非全膜润滑。

一般由于运动速度变化（启动、制动、反转），受载性质变化（突加、冲击、局部集中、变载荷等）以及润滑不良时，设备经常出现这种状态，其磨损也比较快。

我们应当力求减少和避免这种状态。

3.润滑的原理

磨擦副在全膜润滑状态下运行，这是一种理想的状况。

但是，如何创造条件，采取措施来形成和满足全膜润滑状态则是比较复杂的工作。

人们长期生产实践中不断对润滑原理进行了探索和研究，有的比较成熟，有的还正在研究。

现就常见到的动压润滑、静压润滑、动静压润滑、边界润滑、极压润滑、固体润滑、自润滑等的润滑原理，作一简单介绍。

   1．动压润滑   通过轴承副轴颈的旋转将润滑油带入磨擦表面，由于润滑油的黏性和油在轴承副中的楔形间隙形成的流体动力作用而产生油压，即形成承载油膜，称为流体动压润滑。

流体动压润滑理论的假设条件是润滑剂等黏性，即润滑油的黏度在一定的温度下，不随压力的变化而改变；其次是假定了生相对磨擦运动的表面是刚性的，即在受载及油膜压力作用下，不考虑其弹性变形。

在上述假定条件下，对一般非重载（接触压力在15MPa）的滑动轴承，这种假设条件接近实际情况。

但是，在滚动轴承和齿轮表面接触压力增大至400~1500MPa时，上述假定条件就与实际情况不同。

这时磨擦表面的变形可达油膜厚度的数倍，而且润滑的金属磨擦表面的弹性变形和润滑油黏度随压力改变这两个因素，来研究和计算油膜形成的规律及厚度、油膜截面形状和油膜内的压力分布更为切合实际这种润滑就称为弹性流体动压润滑。

   2．静压润滑   通过一套高压的液压供油系统，将具有一定压力的润滑油以过节流阻尼器，强行供到运动副磨擦表面的间隙中（如在静压滑动轴承的间隙中、平面静压滑动导轨的间隙中、静压丝杆的间隙中等）。

磨擦表面在尚未开始运动之前，就被高压油分隔开，强制形成油膜，从而保证了运动副能在承受一定工作载荷条件下，完全处于液体润滑状态，这种润滑称为液体静压润滑。

   3．动、静压润滑   随着科学技术的发展，近年来在工业生产中出现了新型的动、静压润滑的轴承。

液体动、静压联合轴承充分发挥了液体动压轴承和液体静压轴承二者的优点

，克服了液体动压轴承和液体静压轴承二者的不足。

主要工作原理：

当轴承副在启动或制动过程中，采用静压液体润 滑的办法，将高压润滑油压入轴承承载区，把轴劲浮起，保证了液体润滑条件，从而避免了在启动或制动过程中因速度变化不能形成动压油膜而使金属磨擦表面（轴颈表面与轴瓦表面）直接接触产生的磨擦与磨损。

当轴承副进入全速稳定运转时，可将静压供油系统停止，和用动压润滑供油形成动压油膜，仍能保持住轴颈在轴承中的液体润滑条件。

   这样的方法，从理论上来讲，在轴承副启动、运转、制动、正反转的整个过程中，完全避免了半液体润滑和边界润滑，成为液体润滑。

因此，磨擦系数很低

，只要克服润滑油黏性所具有的液体内部分子间的磨擦阻力就行。

此外，磨擦表面完全被静压油膜和动压油膜分隔开，所以，若情况正常，则几乎没有磨损产生

，从而大大地延长了轴承的工作寿命，节约了动能消耗。

   4．边界润滑（即边界磨擦）   边界润滑是从磨擦面间的润滑剂分子与分子间的内磨擦（即液体润滑）过渡到磨擦表面直接接触之前的临界状态。

这时磨擦界面上存在着一层吸附的薄膜，厚度通常为0.1µm左右，具有一定的润滑性能。

我们称这层薄膜为边界膜。

边界膜的润滑性能主要取决于磨擦表面的性质；取决于润滑剂中的油性添加剂、极压添加剂对金属磨擦表面形成的边界膜的结构形成，而与润滑油口的黏度关系不大。

   5．极压润滑   极压润滑是属于边界润滑的一种特殊情况，也就是磨擦副处在重载（或高接触应力）、高速、高温条件下，润滑油中的极压添加剂与金属磨擦表面起反应生成一层化学反应膜，将两磨擦表面分隔开，并起到降低磨擦系数、减缓磨损（或改变金属表面直接接触的严重磨损），达到润滑的作用，就称为极压润滑。

   6．固体润滑   在磨擦面之间放入固体粉状物质的润滑剂，同样也能起到良好的润滑效果。

在两磨擦面之间有固体润滑剂，它的剪切阻力很小，稍有外力，分子间就会产生滑移。

这样就把两磨面之间的外磨擦转变为固体润滑剂分子间的内磨擦。

固体润滑有两个必要条件，首先是固体润滑剂分子间应具有低的剪切强度，很容易产生滑移；其次是固体润滑剂要能与磨擦面有较强的亲和力，在磨擦过程中，总是使磨擦面上始终保持着一层固体润滑剂，而且这一层固体润滑剂不腐蚀磨擦表面。

一般在金属表面上是机械附着，但也有形成化学结合的。

具有上述性质的固体物质很多，例如石墨、二硫化钼，滑石粉等。

   对于非层状结构固体润滑剂或软金属来说，主要是以其剪切力低，起到润滑作用，然后使它附着在磨擦表面形成润滑膜。

对于已经形成的固体润滑膜的润滑机理，可以按边界润滑机理近似的解释其润滑作用。

   7．自润滑   以上所讲的几种润滑，在磨擦运动过程中，都需要向磨擦表面间加入润滑剂

。

而自润滑则是将具有润滑性能的固体润滑剂粉末与其他固体材料相混合并经压制、烧结成材，或是在多孔性材料中浸入固体润滑剂；或是用固体润滑剂直接压制成材，作为磨擦表面。

这样在整个磨擦过程中，不需要加入润滑剂，仍能具有良好的润滑作用。

自润滑的机理包括固体润滑、边界润滑，或两者皆有的情况。

例如聚四氟乙烯制品作成的压缩机活塞环、轴瓦、轴套等都属自润滑，因此在这类零件的过程中，它不需再加任何润滑剂也能保持良好的润滑作用。

4.稀油集中润滑

集中润滑系统具有明显的优点，因为压力供油有足够的供量，因此可保证数量众多、分布较广的润滑点及时得到润滑，同时将磨擦副产生的磨擦热带走；磨擦表面的金属磨粒等机械杂质，随着油的流动和循环将杂质带走并冲洗干净，达到润滑良好、减轻磨擦、降低磨损和减少易损件的消耗、减少功率消耗、延长设备使用寿命的目的。

但是集中润滑系统的维护管理比较复杂，调整也比较有困难

。

每一环节出现问题都可能造成整个润滑系统的失灵，甚至停产。

所以还要在今后的生产实践中不断加以改进。

   在整个润滑系统中，安装了各种润滑设备及装置，各种控制装置和仪表，以调节和控制润滑系统中的流量、压力、温度、杂质滤清等，使设备润滑更为合理

。

为了使整个系统的工作安全可靠，应有以下的自动控制和信号装置。

   1．主机启动控制

   在主机启动前必须先开动润滑油泵，向主机供油。

当油压正常后才能启动主机。

如果润滑油泵开动后，油压波动很大或油压上不去，则说明润滑系统不正常。

这时，即使按下了操作电钮主机也不能转动，这是必要的安全保护措施。

控制联锁的方法很多，一般常采用在压油管路上安装油压继电器，控制主机操作的电气回路。

   2．自动启动油泵   在润滑系统中，如果系统油压下降到低于工作压力（0.05MPa），这时备用油泵启动，并在启动的同时发出示警信 号，红灯亮、电笛鸣，这时值班人员根据示警信号立即进行检查并采取措施消除故障。

待系统油压正常后，备用泵即停止工作。

   3．强迫停止主机运行   当备用油泵启动后，如果系统油压仍继续下降（低于工作压力）（0.08~ 1.25MPa）则油泵自动停止运行并发出信号；强迫主机也停止运行，同时发出事故警报信号，红灯亮、电笛鸣。

   4．高压信号   当系统的工作压力超过正常的工作压力0.05MPa时，就要发出高压信号，绿灯亮、电笛鸣。

值班人员应立即检查并消除故障。

   启动备用油泵、强迫主机停转等，常是采用电接触压力计及压力继电器来进行控制的。

   5．油箱的油位控制   油箱的油位控制常采用带舌簧管浮子式液位控制器。

当油箱油位面不断地下降，降到最低允许油位时，液位控制器触点闭合，发出低液位示警信号，红灯亮、电笛鸣，同时强迫油泵和主机停