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第六章 常用机械零件的润滑


第六章 常用机械零件的润滑

一、滑动轴承的润滑 滑动轴承是支承轴的零件或部件,轴颈与轴瓦为面接触,滑动摩擦(轴颈转动, 轴瓦固定)。滑动轴承组成:一般有壳体、轴瓦、润滑系统和密封系统。 主要优点:液体动压润滑轴承承载能力大,耐冲击、震动、运转平稳、造价低、 寿命长、结构简单,拆卸方便。 主要缺点:当转速和载荷变化过大,过于频繁时,难以形成动压润滑油膜,导

致润滑不良,产生磨损。 摩擦阻力大,一般温升较高,功率消耗大。

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1.滑动轴承的分类 按承载方向分: a)径向轴承 承受径向载荷(正向轴承,普通轴承) b)止推轴承 承受轴向载荷(推力轴承) c)组合轴承 同时承受径向载荷和轴向载荷(径向轴承与推力轴承组合) ⑴.流体润滑轴承 流体膜,流体润滑 ①.流体动压润滑轴承 依靠摩擦副表面的几何形状和相对运动并借助于粘性流体作用产生的压力平衡外载荷。 特点:轴颈运转稳定性好,可满足轴的高精度旋转要求。 ②.流体静压润滑轴承 依靠外部专用供油系统,将高压油供到轴承间隙,形成油膜,使轴颈与轴瓦金属表面隔 开。 特点:油膜的形成不受速度、载荷、转动方向的影响,可在各种载荷、速度下工作。

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⑵.非流体润滑轴承 轴承的轴颈与轴瓦间不能形成完整油膜,摩擦表面的某些局部仍有金属直接接触,摩擦表 面及边界润滑,或混合润滑。 特点:轴承结构简单,精度要求不高,摩擦系数大,磨损严重。

按润滑材料不同分为: 液体润滑轴承 — 气体润滑轴承 — 塑性体润滑轴承 固体润滑轴承 — 钼、石墨、聚四氟乙烯 自润滑轴承 —

润滑油水 空气、氦、氢 — 脂、半液体金属铅、锡 金属化合物、金属膜、塑料及其他无机物,如二硫化 粉末冶金轴承(含油轴承)

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2.滑动方式的选择

滑动轴承的润滑剂一般为普通矿物油或润滑脂,特殊情况下为合成油(高低温、高速、高压) 水(塑料轴承)及其他润体。 润滑方式,主要根据轴承平均负荷系数K决定。 3 轴承平均负荷系数K=

? ??

ρ —轴承的平均压力MPa υ —轴颈的圆周速度,m/s 一般情况下:K≤6,脂润滑,一般油脂杯润滑。 K>6~50,油润滑,采用针阀油杯润滑(教材P52机械设计第六版) K>50~100,油润滑,采用油杯或飞溅润滑,需用水或油循环冷却 K>100时,油润滑,采用压力循环润滑。

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3.润滑油的选择

主要考虑轴颈速度、负荷两个方面 a) 速度 最重要的一个因素,直接影响粘度选择,速度高,粘度小,速度小,粘 度高。 b) 负荷 <3MPa属于轻、中负荷,负荷高,粘度高。机械油、汽轮机油、汽油机油。 3~7.5MPa属于中、重负荷 。机械油、汽油机油、齿轮油、(压缩机油)。 7.5~30MPa属于重、特重负载。机械油、汽油机油、齿轮油、(压缩机油、轧钢机 油)。 此外还有轴承间隙小,油粘度小,轴承张度与轴的直径比值愈大,粘度小,温度变化大要 求粘温特性好的油。

4.润滑脂的选择
脂。

a)载荷大,转速低时,选择锥入度小的脂。

转速高、轻载、小轴颈时应选用锥入度大的

b)选择润滑脂的滴点一般高于工作温度20~30℃。高温 连续时,工作温度不要超过允许 的使用范围,锂基脂使用工作温度在110~120℃,钙基脂使用温度<60℃。 c)钙基、铝基或锂基脂、钙—钠基脂的抗水性好,使用在水淋或潮湿环境里工作。 d)集中润滑系统给脂时,应选用锥入度较大的润滑脂。

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二.滚动轴承的润滑 滚动轴承运转时,既有滚动摩擦,又有滑动摩擦,是机械传动中普遍使用的零件。 主要优点:启动灵敏,启动及运转时摩擦力矩较小,效率高,润滑方法简便,易于互换。 主要缺点:抗冲击能力差,工作时有噪音,形成流体润滑困难。 损坏形式:疲劳点蚀、塑性变形(凹坑或压痕)、磨损裂纹、断裂、润滑不良引起烧伤, 早期破坏。 1. 润滑方式的选择 a)滚动轴承对润滑油的粘度要求不十分严格,只要求保证大于最低允许粘度。要避免高粘 度,因为增加油的内摩擦,使轴承温度升高。 b)在高温环境下有较高的闪点,目的要求油脂在高温下能有较长的使用寿命和安全性。 c)具有良好的氧化安定性和抗锈蚀能力。 d)一般情况下当轴颈的圆周速度不大于4~5m/s,或轴承的速度因数(dn)>mmr/min 时,可采用润滑脂或粘度较高的润滑油润滑。用润滑脂润滑便于维修(可以长期不必补充或更 换脂)。当速度较高时,速度因数(dn)<mmr/min时,可采用侵油、滴油和喷雾润滑。 速度因数(dn)值是选择润滑方式的重要参数。

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2. 润滑油的选择

滚动轴承常用的润滑油有机械油、汽轮机油、汽油机油、汽缸油。 选择油的粘度:根据工作温度及速度因数(dn)由教材P335图13-28润滑油选择用线图选出所 需要油的粘度(CST),由粘度值选出适用的油品种和牌号。 也可以根据速度因数、工作温度、工作条件(如压力)选用润滑油。 在正常速度及温度条件下,各种类型滚动轴承所用油的最低粘度为: 球轴承及滚子轴承 最低12厘斯(CST) 向心球面滚子轴承 最低20厘斯(CST) 推力向心球面滚子轴承 最低32厘斯(CST)

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3.

润滑脂的选择

根据轴承速度、载荷、温度等条件选择脂的基础油、陈基与锥入度的牌号。 a)速度 速度高,选脂的稠度低(锥入度大,减少摩擦磨损) b)温度 轴承的工作温度一般应低于滴点20~30℃。 温度高,脂中基础油政法过快,如果损失达到50~60%时,脂失效。 锂基脂、钠基脂、钙基脂使用温度高,温度高时,可优先选用。 c)载荷 重载荷的轴承要选用稠化剂含量较高的,稠度大的脂。 特重载荷选用含有极压剂的脂。 d)水分潮湿条件 有水分、潮湿的地方,选耐水性好的脂,如钙基脂、锂基脂。 对经常不用的设备轴承,应选用抗氧化剂、防锈剂的脂。

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4.

润滑油、脂的使用

a)润滑油 滚动轴承工作时,油量不要过多,能保持一层薄膜即可。(加油过多,温度易升高,易氧化变质)

用油消耗量g/h Q=0.075dB d—轴承内径cm;L—轴承宽度cm 定期加油:对于较小的滚动轴承根据其工作的连续程度,1~2天加油1次,较大的轴承3~5天加 油1次,对轻负荷,不连续运转的滚动轴承加油周期可适当延长。 b)润滑脂 滚动轴承体内填充脂量必须适中,以填满轴承内部空间的1/2~3/4为宜。 水平轴上轴承(径向轴承)填充2/3~3/4为宜,垂直轴上轴承填充1/2(上侧)和3/4(下侧)为 宜。 若充满过多的脂,高速下由于剧烈搅拌,温度升高,造成泄露,润滑效率变差。 在容易污染的环境下,对于中速或低速的轴承,要把轴承和轴承盖里面空间都填满,高速轴承不应 填满。 润滑脂尽量不要混合使用,混合后会使滴点下降,失去原有的耐热性。 更换润滑脂时,应尽量把旧脂清除干净再换上新脂。(不要用过的脂与新脂混合使用)

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三.齿轮及蜗杆的润滑

齿轮的失效形式主要有5种、轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合和齿面塑性变形。 除轮齿折断外,有四种与润滑有直接关系。 a)齿面点蚀 若齿面接触应力超过材料的接触持久极限时,在载荷多次重复作用下,齿面表层就会产 生席位的疲劳裂纹,裂纹的蔓延扩展使金属微粒剥落下来,而形成疲劳点蚀,使轮齿啮合情况 恶化而报废。 若润滑油的粘度低,流动性好,容易渗入表面裂纹中,在裂纹随运动闭合使裂纹缝隙中 的油压增高(格膜作用),加速了裂纹的矿长和蔓延,引起点蚀。 粘度大,油膜厚,缓和了冲击负荷,使接触部分应力均匀化,应力下降,抗点蚀能力提 高。

1.齿轮的失效形式与润滑的关系

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2)齿面磨损 除金属微粒、污物、砂粒、等进行啮合表面产生磨粒磨损外,还由于齿轮除滚动外产生相对滑动,产生 滑动摩擦,使齿面磨损。 采用闭式齿轮传动是避免齿面磨粒磨损最有效的办法,若采用粘度较低的油,有利于磨粒沉淀,润滑时 将外来杂质从齿面冲洗掉,从而减少磨损。、、、、、、 3)齿面胶合 对于高速重载润滑不良或低速重载不能形成油膜的齿轮传动,齿面间压力大,瞬时温度高,润滑效率 差,当瞬时温度过高时,两相互滑动的金属表面发生直接接触,局部金属粘接在一起,发生胶合。 高压、大滑动的速度下,易使金属表面局部温度升高,润滑油粘度下降,油膜破裂,选择油粘度高些, 润滑油粘度愈大,齿面油膜愈厚,愈不容易发生胶合。 高速、中速及低速重载时,在油中可加入具有抗胶合能力的添加剂,这种添加剂能与齿面产生一层润 滑膜,这层膜能起到抗胶合作用,也可采用循环喷油润滑,降低齿面温度,从而降低齿面的胶合。 4)齿面塑性变形 往往过大的应力作用下或齿面润滑不良是,齿面金属将发生塑性流动,在从动轮、主动轮上出现凸、凹的现 象,形成塑性变形,这种损失常出现在低速和过载、起动最频繁的传动中,适当提高油的粘度,有助于防止 或减轻齿面的塑性变形, 以上四种,除齿面磨损要求粘度低好外,其余三中均要求粘度适当高些。

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2.齿轮对润滑油的要求

⑴.具有合适的粘度 粘度小,油膜厚度小,承载能力较小,易缠身磨损,齿轮传动压力大,粘度选择较大,粘 度太小,供油困难,易磨擦发热温度升高,油寿命下降。 ⑵.应有相应的油性和极压性能 齿轮传动的齿面压力很高,油易被挤掉,特别是低速高载的边界润滑状态时,只有增加油 性和极压性能才能可靠的传递动力,降低磨损。 ⑶.热氧化安定性好 啮合时齿轮受载较大,温度较高,易产生热氧化变质,生成氧化胶质,失去润滑性能。 ⑷.防锈性、消泡性 使用过程中,由于水分、杂质混入,油劣化变质,产生锈蚀,应具有抑制锈蚀能力。 在工作中,齿轮与润滑油进行剧烈的搅拌与冲击,容易混入空气在油产生气泡,加入的有 的添加剂也易产生气泡,易加速油的氧化变质,影响油膜厚度,降低润滑效率。

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3.齿轮传动润滑油、脂的选择 主要依据有两个 (1) 载荷 轻载荷可选用不含添加剂的油 重载荷选用海有含油性、极压性的添加剂的油 载荷大选用的粘度也要大 (2) 速度 速度高,选用低粘度的油 速度低,选用高粘度的油 a) 一般密闭式齿轮(直齿轮、圆锥齿轮、斜齿轮)根据小齿轮转速、传动比、功率,选择油的粘度、润 滑油的种类和润滑方式。 油的种类:机械油、工业齿轮油、汽缸油、汽轮机油 润滑方式:循环润滑、飞溅润滑 b)开式齿轮传动及半开式齿轮传动或速度较低的闭式齿轮传动,通常用人工作周期性加油润滑,所用润 滑剂,润滑油或润滑脂。 一般开式齿轮传动速度不高,但因不密闭,工作中油料会飞散或流失,要求粘度高的齿轮油载荷大的 开式齿轮,用加极压添加剂的开式齿轮油。 常用油:68、100、150号机械油,11号汽缸油。 润滑脂:钙基脂、锂基脂、石墨脂。 固体润滑材料:二硫化钼(二硫化钼干膜)形成方法:一是喷涂成膜,二是格压成膜。工艺较复杂, 检查维护需要使用受限。还有聚四氟乙烯、二硫化钨等。(使用油、脂不能耐过高或过低温时,或不允许有泄 露或齿轮在真空条件下工作。)

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4. 蜗杆传动的润滑油的选择 蜗杆传动的特点:润滑速度大,传动效率较低(与齿轮传动比),效率 0.7~0.9。自锁时 效率小于0.5。发热量严重,容易出现胶合或磨损失效,如果润滑不良或润滑剂选择不当都将 导致轮齿胶合或磨损。 1) 对油的要求 粘度要大,粘温指数要高,要有良好的油性、抗极压、抗氧化、抗腐 蚀性能。 2) 蜗杆传动的润滑主要根据载荷、速度和环境的温度选择 主要是用蜗轮、蜗杆专用油L-CKE(钢铜件的蜗轮、蜗杆用油),也可用其他齿轮油。 对于重载或冲击载荷,用经常运动和停车的蜗杆传动,应在油中加入5%的动植物油等 添加剂,考虑环境温度用油粘度,不要用于运转温度超过80℃的部位,一面由于高温氧化生成 酸性物质。腐蚀青铜蜗杆。

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5. (齿轮和蜗杆的)润滑方式
⑴.常用的润滑方式 ① 浸油润滑(油浴润滑) 当齿轮圆周速度V≤12~15m/s和蜗杆圆周速度V≤10m/s时,采用浸油润滑大齿轮的 轮齿浸入油中,传动时,将油带如啮合齿面上,同时将油甩到箱壁上,借以散热。 蜗杆在下和在侧的减速器及蜗杆在上的减速器都可采用浸油润滑,但蜗杆在上的减速器 形式,粘度可适当提高25~40%。 ② 喷油润滑 当齿轮圆周速度V>12m/s,采用喷油润滑,即由油泵或中心供油站以一定压力供油,借 喷嘴将油喷到轮齿的啮合面上. 当V<25m/s时,喷嘴位于轮齿啮入边或啮出边均可。 当V>25m/s时,喷嘴位于轮齿啮出边,一边借油及时冷却刚啮合过的轮齿,同时也对 轮齿进行润滑。 ③ 开式齿轮传动润滑 涂油法:用刷子或油壶定期供油,使用于低速传动。 滴油法:滴油杯滴油,依靠油的自重向润滑部位滴油。 油浴法:需在干净环境中,但也要经常换油。

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⑵.浸油深度 单级减速器中,大齿轮浸油深度1~2齿高。 多级减速器中,各级均应浸入油中,高速级浸油深度为0.7个齿高,一般不应 小于10mm。也可借油轮将油带入未浸油的齿轮(高速级大齿轮)。 对于圆锥齿轮应浸入全齿宽(整个齿长浸入油中)。 蜗杆传动中,蜗轮在蜗杆下面,油面可以在一个齿高到蜗轮中心线的范围变化。 俗语愈高,搅油愈大,浸油深度要浅;速度低时,浸油深度可深一点(一般应为蜗轮 直径的1/3)。 蜗轮在蜗杆上面时,油面可以保持在蜗杆中心线以下(一般一个齿高),飞溅 的油可以通过刮板供给蜗轮的轴承。

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四、导轨的润滑

导轨是机床和其他一些设备中不可缺少的重要部件,是运送工件或刀具的重要部分, 它的好坏直接影响工件的精度和工件质量。 导轨一般分为三种类型—滑动导轨、滚动导轨、静压导轨等。 导轨运行的平稳性与导轨的润滑有密切关系,一般说来,导轨几何尺寸较大,互相接 触的面积也较大,导轨运动中大部分油被挤压流失掉。其润滑即为全油膜到半干摩擦之间的 过渡状态的边界润滑。油膜厚度约在0.01mm以下,有一定的润滑作用,容易缺油引起粘着 磨损。 滚动导轨多数采用润滑脂,滑动导轨多数采用润滑油。 导轨的主要矛盾是低速下爬行(在连续驱动里作用下,运动部件所产生的断续运动即 周期性停顿(粘着)和跳跃(滑行的运动)状态),机床工作台在低速下的爬行严重影响机 床加工表面的粗糙度及定位精度。 影响爬行的因素很多,与导轨的摩擦特性、驱动装置的刚性、各种移动部件的运动等有 关。防爬行措施—通过正确选择润滑油等方法可以避免导轨的爬行。

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1. 导轨对润滑剂的要求(滑动导轨较多—润滑油) a) 具有适当的粘度 负载大,油粘度大,负载小,油粘度小 速度高,油粘度低,速度低,油粘度高 温度高,油粘度高,温度低,油粘度低 普通车床、铣床、钻床、拉床、滚齿机 48~68号机械油 磨床(万能磨床、外圆磨床、内圆磨床、齿轮磨床) 32~46号导轨油 镗床、镗铣床 68~150号导轨油 大型车床(立车等) 68~100号导轨油 落地镗床 100~150号导轨油 b) 具有良好的油性 即要求两导轨间的摩擦系数低,减磨性好,应吸附在摩擦表面,不能被切削液冲洗掉, 吸附在垂直导轨上的导轨油应能克服重力影响而牢固地吸附在其表面。 c)具有良好的极压性 一般情况下在低温时加油性添加剂可防止导轨面磨损,而在高温下油性添加剂失效,采 用硬脂酸油性添加剂,温度也不能超过150℃,否则也失去油性作用。所以必须加入极压剂, 提高导轨油在高温下的油膜强度。

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d)具有良好的抗氧化、抗腐蚀性 多数导轨油是循环使用的,导轨油常与空气接触,易于氧化变质,同时大多数导轨都采 用铸铁,易于生锈,所以应选择具有良好的抗氧化、抗腐蚀性的润滑剂。 矿物油加油 性和增粘剂的导轨油等能满足上述特性。 适用于机床导轨的润滑剂,也适用于其他机器的导轨,如镶条、卧式压缩机和发动机的 十字头导轨。 2. 导轨润滑的选择 a)低中速负荷的水平起动导轨 常采用粘度46~100厘斯(40℃)的润滑油 b)高负荷的水平起动导轨 常采用粘度220厘斯(40℃)的润滑油 c)一般液压系统分油润滑导轨 常采用低于度46厘斯(40℃)的润滑油 d)在垂直、倾斜导轨以及具有大面积垂直棱边的水平导轨(立车、龙刨)常采用粘度68 厘斯(40℃)的润滑油 3. 机床导轨润滑使用方法

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普通的滑动导轨 普通机械油 导轨油

润滑方法 从液压系统来的油 油绳、油轮、油枪、压力 循环、油雾

备注 各类磨床导轨和液压系统 采用一种油 适用于爬行现象的机床

润滑脂
滚动导轨 润滑油 润滑脂

滑动面较短时,用油枪或 压盖油杯注入到油槽里
润滑方法 下滚动面应恰好接触油槽 里的油 组装时填好,但应装有润 滑脂油嘴,便于补充

适用于有垂直捣鬼和偶尔 慢速运动的导轨
备注 不能采用各种外形位置必 须防止污染 必须防止污染

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五、离合器、联轴器、链条、钢丝绳的润滑 1. 离合器的润滑
⑴.电磁离合器 这种离合器多数装在变速箱中,和轴承、齿轮共用一种润滑油。为考 虑各摩擦副润滑为需求和油性过大会使膜脱开时间太长,推荐使用15号主轴油或10号变压器油 +1%油性添加剂,使用右的粘度最大不超过32厘斯(40℃) ⑵.摩擦离合器 除了电力起重机中的摩擦离合器外 只要求润滑引导摩擦片压紧和松开的离合器轴承,它可用油或脂润滑。 用油润滑时,推荐用100号汽轮机油,某些起重机的摩擦离合器,推荐用46号液压油。 用脂润滑时,推荐用4号钠基脂(温度高,温度小)。 ⑶.超越离合器 滚子式可根据速度来选油,高速时,32号机械油;中速时,68号机械油;低速时,14号柴 油机油。 楔块式离合器用脂润滑时,推荐选用2号钠基脂。

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2. 联轴器润滑 联轴器种类很多, 现举例说明。 (1) 十字滑块联轴器 脂—2号 中间滑块的空间充满脂,更换12个月周期,对密封要求不严。 油—46号齿轮油 换油1000小时周期,有时采用浸油的毛毡垫。 (2) 滚子链式联轴器 脂—1、2号 充满壳体 更换1000小时周期,对密封要求不严。 油—32号齿轮油 充满壳体,更换50小时周期,对密封要求不严。 (3) 平嵌式联轴器 油—32号、46号齿轮油 足够油量 沿轴向连续地通过联轴器,无密封 对于大多数联轴器32号、46号齿轮油可以,用脂0、1、2号可以。 在通常情况下,普通润滑油、润滑脂都可采用。对于载荷大,或速度高,建议用极压齿 轮油或极压润滑脂,但必须对非铁金属不产生影响。

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3. 链条润滑

链传动是由链轮与链条组成的长轴距的传动装置。链轮与链条是弧形面接触,接触面积小, 应力较大,除滚动外还伴随着滑动,此外由于链条是多节点的摩擦副,供油条件较差,油膜连续 性差,对油的要求应具有良好的油性和粘附性,能牢固地粘附在链条内表面不至于被链条甩掉, 具有良好的渗透性,能渗入链的各个摩擦节以形成牢固油膜。 一般采用32号、68号、100号、150号机械油,温度高时,可采用粘度高的油。 速度<200m/min时,利用刷子、油壶等加油工具加油润滑 速度<1000m/min时,采用油浴或飞溅润滑 速度>1000m/min时,采用驯化油泵压力供油,经常保持良好状态,并防止外界杂质侵 入。 4. 钢丝绳润滑 (1) 低速、重载荷如起重机、电铲 使用38号汽缸油、钢丝绳脂 (2) 高速、起重绳索如电梯、卷扬机 使用15、32、68、100号机械油 (3) 中速、高速、中、轻载如牵引机、吊货车 使用11号汽缸油,2号钙基脂 (4) 无运动,但暴露在潮湿如支承及悬挂用钢丝绳或化学气体中的钢丝绳 使用38号汽 缸油、钢丝绳脂、工业凡士林

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