第六章-润滑(共43张PPT)

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六章润滑,第1页，共43页。,一、润滑的作用,润滑的作用一般可归结为：,降低摩擦，减少磨损,降温冷却：,采用液体润滑剂循环润滑系统，可以将摩擦时产生的热量带走，降低机械发热。,防止腐蚀,冲洗作用：,随着润滑剂的流动，可将摩擦表面上污染物、磨屑等冲洗带走。,密封作用：,防止冷凝水、灰尘及其他杂质的侵入。,减振作用：,将冲击、振动的机械能转变为液压能，起阻尼、减振或缓冲作用。,第2页，共43页。,二、润滑的类型,根据工作表面的不同和工作条件的限制，润滑一般可分为三种类型：,流体润滑、混合润滑、边界润滑。,通常可根据所形成的,润滑膜的厚度与表面粗糙度综合值的比值,，,借助斯特里贝克,(Stribeck),曲线，判断润滑状态,。,第3页，共43页。,斯特里贝克,(Stribeck),曲线：,德国学者斯特里贝克,(Stribeck),对滚动轴承与滑动轴承的摩擦进行了试验，,研究运动速度、法向载荷和润滑剂的粘度等参数与摩擦系数之间的关系,，并将它们间的关系绘制成一条曲线，称为斯特里贝克曲线。,第4页，共43页。,第,区：流体润滑状态，包括,流体动压润滑,、,流体静压润滑,和,弹性流体动压润滑,。,平均润滑膜厚,h,与摩擦副表面的复合粗糙度 的比值,大于,3,。,流体动压和静压润滑状态下，典型膜厚约在,1-100,m,，对于弹性流体动压润滑，典型膜厚约为,m,。,此时摩擦副的表面被,连续流体膜隔开，,因此用流体力学来处理这类润滑问题，,摩擦阻力完全决定于流体的内摩擦,(,粘度,),。在这个区域中，,工作的摩擦副表面没有直接接触，没有机械磨损,(,磨粒、粘着磨损,),产生，,但可以产生表面疲劳磨损、气蚀磨损和流体浸蚀。,第5页，共43页。,流体静压润滑：,流体静力润滑,又称外供压润滑,，是,用外部的供油装置,，将具有一定压力的润滑剂输送到支承中去，在支承油腔内形成具有足够压力的润滑油膜，将所支撑的轴或滑动导轨面等运动件浮起，承受外力作用。,因此运动件在从静止状态直至在很大的速度范围内都能承受外力作用，这是流体静力润滑的主要特点,。,而流体动力润滑的支承在静止或低速状态下，往往无法形成具有足够压力的油膜，因而出现半干摩擦，产生表面磨损或其他损伤，缩短工作寿命。,其缺点是需要一套供油设备，增大了设备的空间和重量。,第6页，共43页。,流体动压润滑：,在两个做相对运动物体的摩擦表面上，借助于摩擦表面的,几何形状,和,相对运动,而产生具有一定,压力的粘性流体膜,，将两摩擦,表面完全隔开,，由流体膜产生的压力来平衡外载荷。,弹性流体动压润滑：,相对运动,表面的弹性变形与流体动压作用,都对润滑油的润滑性能起着重要作用的一种润滑状态。,第7页，共43页。,第,区，混合润滑状态，,平均润滑膜厚,h,与摩擦副表面的复合粗糙度 的比值,约为,3,，典型膜厚在,1,m,以下，此时摩擦表面的,一部分被流体润滑膜隔开,，承受部分载荷，也,会发生部分表面微凸体的接触，以及有边界润滑膜承受部分载荷。,第8页，共43页。,第,区，边界润滑状态,，平均润滑膜厚,h,与表面的复合粗糙度 的比值,趋于,0(,小于,1),，典型膜厚在,1-50nm,时，摩擦表面微凸体接触增多，润滑剂的粘度对降低摩擦所起作用很小，几乎完全不起作用，,载荷几乎全部通过微凸体以及边界润滑膜承担。,*,由斯特里贝克曲线可知，润滑类型随着,转速、裁荷和润滑剂粘度的变化而变化,，润滑状态可以从一种润滑状态转变到另一种润滑状态。,第9页，共43页。,三、流体粘度,粘度：就是,液体的内摩擦,。是润滑油受到外力作用而发生相对移动时，油分子之间产生的内摩擦阻力，其阻力的大小称为粘度。,粘度是润滑油的主要技术指标,。绝大多数润滑油的牌号，是根据其粘度确定的，粘度是各种机械设备选油的主要依据。,粘度的度量方法，分为,绝对粘度和相对粘度两大类,。,绝对粘度分为动力粘度、运动粘度两种,；相对粘度有恩氏粘度、赛氏粘度和雷氏粘度等几种表示方法。,第10页，共43页。,、流体粘度的主要分类,动力粘度,牛顿最先提出粘性流体的流动模型，他认为,流体的流动是许多极薄的流体层之间的相对滑动,，如图所示。,在厚度为,h,的流体表面上有一块面积为,A,的平板，在力,F,的作用下以速度,U,运动。此时，由于流体的粘滞性，在相互滑动的各层之间将产生切应力即流体的内摩擦力，由它们将运动传递到各相邻的流体层，使,各层流速,u,按直线分布,。,第11页，共43页。,水、动植物油、矿物油、,(2)粘度指数：粘度指数高的润滑油，粘度随温度的变化小。,灰分是润滑油在完全燃烧后产生的固体残留物。,润滑油+稠化剂=润滑脂,润滑脂的形成和润滑过程，可以参看图来理解：皂纤维形成三维结构，将润滑油分隔包围，形成膏状物质。,对于新油含的有机酸主要指环烷酸，对储存较久或已使用的油则指因氧化而产生的酸性物质。,这些新的条件超出了润滑油、脂的作用极限。,温度过高，粘度变小，不易在摩擦而上形成适当的油膜，失去润滑作用，使机械零件的摩擦面产生擦伤和胶合等故障。,润滑脂的使用温度范围，比润滑油更宽。,润滑油+稠化剂=润滑脂,工程中常采用(泊)或cP(厘泊)为单位。,平均润滑膜厚h与摩擦副表面的复合粗糙度 的比值大于3。,稠化剂的作用，主要是将流动的液体润滑油增稠成不流动的固体至半固体状态。,原理：润滑油中一般含有少量的石蜡，当温度降低时，石蜡结晶析出，并相互粘结形成三维网状结构，将油包含其中，使润滑油失去流动性。,基础油：两大类，矿物油(石油润滑油)和合成油。,牛顿提出了,粘滞切应力与切应变率成正比的假设，称为牛顿粘性定律,，,即：,；,其中，,为切应力,，,即单位面积上的摩擦力,，即,=,F/A,;,为切应变率,，等于流动速度沿流体厚度方向的变化梯度，,即,=du/dz,；,比例常数,定义为流体的动力粘度,。所以，,第12页，共43页。,1m,1m,1m,F,=1N,V,=1m/s,动力粘度的物理意义：,在流体中取两个面积各为,1m,2,，相距,1m,的单元流体，在相对运动速度为,1m/s,的时，所产生的阻力，称为该液体的动力粘度，以,表示。,当阻力为,1N(,牛顿,),时，动力粘度为,1Pas(,帕斯卡,秒,),。工程中常采用,(,泊,),或,cP(,厘泊,),为单位。,1Pas,1Ns/m,2,10P=10,3,cP,*,凡是服从牛顿粘性定律的流体统称为牛顿流体，,而不符合牛顿定律的流体为非牛顿流体,。,实践证明,:,在一般工况条件下的,大多数润滑油特别是矿物油均属于牛顿流体性质,。,第13页，共43页。,运动粘度,将同一温度下流体的动力粘度和该液体的密度之比,定义为运动粘度,。,式中,为流体密度，单位,g/cm,3,；,为运动粘度，单位,m,2,/s,，工程上常用厘斯,(cSt),作为单位，,1cSt=10m m,2,/s,通常润滑油的密度,3,，而矿物油密度的典型值为,0.85 g/cm,3,因此运动粘度与动力粘度的近似换算式可采用：,=0,.,85,第14页，共43页。,2,、影响润滑油粘度的主要因素,（,1,）温度,润滑油的粘度随着温度的升高而降低，随着温度的降低而增大,，这就是润滑油的粘温特性。,要求润滑油的粘温特性要好，即油品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，低温时，粘度过大，发动机启动困难；启动后润滑油不易流到摩擦面上，会造成机械零件的磨损。温度过高，粘度变小，不易在摩擦而上形成适当的油膜，失去润滑作用，使机械零件的摩擦面产生擦伤和胶合等故障。,评价各种润滑油的粘温特性，普遍采用粘度指数,(),来表示。粘度指数高的润滑油表示它的粘度随温度的变化小，因而粘温性能好。,*,流体的粘度值必须对应测试的温度。,第15页，共43页。,（,2,）压力,当液体或气体所受的压力增加,时，分子之间的距离减小而分子间的引力增大，因而,粘度增加,。,通常,当矿物油所受压力超过,0.02GPa,时,粘度随压力的变化就十分显著。,第16页，共43页。,3,、粘度的测量,测量粘度采用粘度计。按照它们的工作原理可以归纳为,3,类，即旋转式、落体式和毛细管式粘度计。,(1),旋转式粘度计,旋转式粘度计的两个元件之间充满待测液体,其中一个固定而另一个旋转。通过测定相对旋转时，使液体受剪切的阻力矩来计算液体的动力粘度。它的主要形式有转筒粘度计,(,图,(a),和锥板粘度计,(,图,(b),，前者由两个同心圆筒组成，后者由一平面和一圆锥面组成。,这些粘度计能在不同的速度下旋转，可以测量不同切应变率时的粘度，,特别适用于非牛顿流体的测量,。,第17页，共43页。,(2),落体式粘度计,最常用的落体式粘度计是用一个钢球在充满待测流体的管子中下落的终速度来测定粘度。,落体式粘度计的另一形式是落筒粘度计，它由两个立式同心圆筒组成，两圆筒之间灌满待测流体，外筒固定，内筒下落。落筒粘度计主要用以测量高粘度的流体。,第18页，共43页。,(3),毛细管式粘度计,毛细管式粘度计是以一定容积的液体，依靠压力差或者自身的质量，流过一根标准毛细管所需的时间来测定液体的粘度。,如图所示，已知毛细管式粘度计的常数,c,在某温度下测量一定流量的液体流出毛细管的时间,t,(,即图中,A,、,B,间椭球所含的流体的液面从,A,降至,B,所需的时间,),，就可求出该液体此时的运动粘度为：,=,ct,；,若测得该液体的密度,，,其动力粘度则为：,=,第19页，共43页。,四、润滑材料及应用,润滑剂的分类,液体润滑,脂润滑,固体润滑,气体润滑,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,),+稠化剂(,金属皂、粘土等）,石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯等,空气及其它气体介质,注：润滑油和润滑脂在实际中应用最广。,第20页，共43页。,1,、润滑油的主要性能,目前使用最广泛的是从石油中提炼所得的润滑油,(,矿物油,),，约占全部润滑油总量的,97%,。其主要性能指标有：,(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，粘度随温度的变化小。,(3),油性：润滑剂减少摩擦的能力，实际上是润滑油吸附于摩擦表面形成边界膜的能力,。油性越好，吸附能力就越强。（边界润滑和粗糙表面尤其重要）,第21页，共43页。,(4),酸值：,主要指油中有机酸的含量。,对于新油含的有机酸主要指环烷酸，对储存较久或已使用的油则指因氧化而产生的酸性物质。,对于,新油,，酸值,表示润滑油精制的程度,；对于,旧油,，则可用来判断它的,废旧或氧化变质程度,。,此外酸值还可以用来衡量,油对金属的腐蚀性,。,(5),蒸发度,润滑油在使用过程中蒸发，造成润滑系统中,润滑油量逐渐减少，使粘度增大,，影响供油，液压液体在使用中蒸发，还会,产生气穴现象和效率下降,，可能给液压泵造成损害。,第22页，共43页。,(6),闪电和自燃点,闪点是指在规定的条件下，加热油品时所逸出的油气和空气混合而形成可燃混合气体与火焰接触发生瞬间闪火的最低温度。,闪点表示石油产品着火危险性的指标，,即油品的危险性是根据闪电来划分的，闪点小于,45,的油品为易燃品；闪点大于,45,的油品为可燃品，在储运中油温应保持低于闪点,20,30,。,自燃点,是指油品受热达到一定温度时，没有火源接触即可自行着火燃烧的温度。,第23页，共43页。,(7),凝点和倾点：,表示石油产品在低温下的流动性。,凝点，油冷却到停止流动时的最高温度。,倾点，被冷却的油开始连续流动的最低温度。,(8),抗氧化安定性,润滑油在加热和在金属催化剂作用下，抵抗氧化变质的能力。润滑油被严重氧化时，颜色变暗，酸