設(shè)備潤滑知識實用教案

1、一、摩擦磨損有關(guān)(yugun)知識 各種運轉(zhuǎn)的機(jī)器，都有各種摩擦副組成的運動副，必然產(chǎn)生摩擦和磨損，是零件產(chǎn)生故障和失效的主要模式。據(jù)統(tǒng)計1，全世界總能耗的1/21/3消耗于摩擦，一般機(jī)器中7580%的零部件是因摩擦而出現(xiàn)故障以至報廢(bo fi)。英、美、德、日等國，每年由于磨損造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)百億美元；我國主要工業(yè)部門每年因磨損而損耗的備用件鋼材達(dá)數(shù)百萬噸。因此，如何減少磨損，對磨損的零部件進(jìn)行監(jiān)測分析、故障診斷和預(yù)報，是全世界都非常重視的研究內(nèi)容。 第1頁/共42頁第一頁，共42頁。（一）摩擦(mc)本質(zhì) 兩固體表面有接觸而產(chǎn)生相對運動時，表面不平產(chǎn)生摩擦，凸峰處的接觸面積小而正壓力(

2、yl)大，發(fā)生相對切向滑動時出現(xiàn)以下幾種現(xiàn)象： 第2頁/共42頁第二頁，共42頁。1、接觸應(yīng)力大。使表面產(chǎn)生(chnshng)塑性變形并破壞表面膜；塑變后的再結(jié)晶中，兩表面的金屬共同形成新生晶格，接觸點處發(fā)生粘著現(xiàn)象，在運動中將這些粘著點剪斷撕開，這種剪斷所需的作用力即摩擦力。 第3頁/共42頁第三頁，共42頁。2、表面材料相互嵌入。硬質(zhì)材料的凸峰會嵌入較軟材料中，相互滑動(hudng)時，硬凸峰將在較軟材料上切削出一條溝槽，這種切削阻力也構(gòu)成摩擦力。 第4頁/共42頁第四頁，共42頁。3、產(chǎn)生分子引力。兩接觸表面緊密貼合(ti h)，會產(chǎn)生分子引力，阻礙正常運動而形成摩擦力。 這三者構(gòu)成摩擦

3、力產(chǎn)生的基礎(chǔ)，是摩擦現(xiàn)象的本質(zhì)。 第5頁/共42頁第五頁，共42頁。（二）摩擦(mc)分類 1、按摩擦副運動形式分。滑動摩擦，如機(jī)床導(dǎo)軌、滑動軸承等；滾動摩擦，如滾動軸承、車輛運動等。有的摩擦副（如齒輪傳動）既有滾動又有滑動。2、按表面潤滑狀況分。干摩擦、半于摩擦、邊界摩擦、半液體摩擦和液體摩擦。為使機(jī)器可靠地正常運行，減少故障(gzhng)，要盡量保證在液體潤滑狀態(tài)下工作。 第6頁/共42頁第六頁，共42頁。（三）磨損分類物體相對運動(xin du yn dn)時，表面材料逐漸損耗（遷移或脫落），稱磨損。 第7頁/共42頁第七頁，共42頁。1、影響磨損的主要因素（1）零件所處的運動學(xué)和動力學(xué)

4、狀態(tài)，表面幾何形貌和裝配質(zhì)量。（2）零件所處的環(huán)境(hunjng)，如溫度、濕度、鹽度、酸度、潤滑介質(zhì)。 （3）零件材質(zhì)。如材料成分、組織硬度、摩擦副材料匹配、磨損過程中的變化等。這三者在磨損過程中還會相互影響，產(chǎn)生種種復(fù)雜的磨損情況。 第8頁/共42頁第八頁，共42頁。2、磨損分類一般認(rèn)為磨損可按其表面物質(zhì)損耗(wzh snho)的不同機(jī)理去分類。 （1）粘著磨損摩擦副接觸面發(fā)生粘著作用而產(chǎn)生磨損，有熱粘和冷粘磨損之分。例如發(fā)動機(jī)汽缸的拉缸、滑動軸承的抱瓦、抱軸及齒輪的膠合等。改善材料性能、合理設(shè)計運動學(xué)和動力學(xué)性能參數(shù)、改善潤滑介質(zhì)和潤滑條件(tiojin)等，是減少或防止粘著磨損的主要措

5、施。 第9頁/共42頁第九頁，共42頁。（2）磨粒磨損磨損后產(chǎn)生(chnshng)的金屬顆粒是磨粒的主要來源，還包括裝配清洗不好，外界污染的磨粒。磨粒磨損包括刨削式磨粒磨損，高應(yīng)力碾碎式磨粒磨損、低應(yīng)力擦傷式磨粒磨損。 第10頁/共42頁第十頁，共42頁。 （3）腐蝕磨損在腐蝕性氣體或液體環(huán)境中進(jìn)行摩擦?xí)r，摩擦副表面會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)，生成反應(yīng)產(chǎn)物，使表面生成物脫落(tulu)，即稱腐蝕磨損。腐蝕磨損分氧化磨損（例如FeO,Fe2O3,Fe3O4等），即金屬表面受到空氣中或潤滑油中氧的作用所形成的氧化膜，處于不斷生、滅或減薄與增厚的交替循環(huán)之中，影響摩擦副的性態(tài)，增加磨損量；此外還有腐

6、蝕介質(zhì)磨損，即除氧以外的酸、堿、鹽作用下，在摩擦過程中的生成物不斷產(chǎn)生和磨耗的過程。 第11頁/共42頁第十一頁，共42頁。 （4）微動磨損兩接觸表面之間在外載荷作用下產(chǎn)生切向往復(fù)振動（振幅一般不超過0.1mm）由此發(fā)生的磨損稱微動磨損。它通常發(fā)生在宏觀(hnggun)上相對靜止（靜配合）的零件上，如花鍵聯(lián)接、過盈配合的軸與孔、機(jī)座的固定處等。微動磨損使金屬表面出現(xiàn)麻點或溝紋，導(dǎo)致配合或聯(lián)接松動，增加磨損，振動加劇等不良后果。 第12頁/共42頁第十二頁，共42頁。 （5）沖蝕和氣蝕沖蝕是指表面材料由于固體、氣體、液體或其他混合相的不斷高速沖擊而發(fā)生的磨損現(xiàn)象。最常見的是固體顆粒對固體表面撞擊

7、造成的沖蝕，如水輪機(jī)、水泵葉輪被水中砂粒撞擊，氣流式材料輸送管道的彎管內(nèi)壁沖蝕等。 氣蝕是指在流體機(jī)械零件（例如高壓泵、馬達(dá)）的液體內(nèi)產(chǎn)生氣蝕氣泡(qpo)，或表面與冷卻劑液體接觸處（例如內(nèi)燃機(jī)氣缸套外壁）可能出現(xiàn)局部集中的麻點、針孔甚至蜂窩狀孔穴群等磨 損現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱氣蝕或穴蝕。 第13頁/共42頁第十三頁，共42頁。 （6）表面疲勞磨損循環(huán)應(yīng)力周期性地作用在摩擦表面上，使表面材料疲勞而引起材料微粒脫落的現(xiàn)象，稱疲勞磨損。一般可分兩類：a.滾動接觸疲勞磨損。是指以點、線接觸的摩擦副在滾動或同時兼有滑動時的磨損，例如齒輪(chln)嚙合、滾動軸承中鋼球與內(nèi)外滾道的接觸中，都會產(chǎn)生這種疲勞磨

8、損。b.滑動疲勞磨損。固體相互滑動摩擦表面的粗糙度使表面接觸集中在若干接觸點上，在 法向力作用下，實際接觸斑點相互擠壓產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變，這種過程反復(fù)進(jìn)行，逐漸形成應(yīng)力集中源，繼而產(chǎn)生裂紋或磨屑。例如各類滑動軸承即會產(chǎn)生這種磨損。 第14頁/共42頁第十四頁，共42頁。二、機(jī)器(j q)磨損的浴盆曲線規(guī)律 前面論述的各類磨損，在不同機(jī)器中都可能(knng)發(fā)生。磨損是客觀存在，對于批生產(chǎn)使用的機(jī)器，磨損隨使用時間而逐漸增長，經(jīng)大量研究統(tǒng)計，具有如圖1的浴盆曲線規(guī)律；由于磨損與故障率相關(guān)，故也稱故障率規(guī)律曲線。（a） w=f (T) (b) Q=f (T)圖3-1 機(jī)器磨損過程的浴盆曲線（故障率規(guī)律

9、曲線） 圖3-1（a）是磨損速率W與運行時間T的規(guī)律，像浴盆形狀；圖3-1（b）是磨損量Q與運行時間T的規(guī)律。兩者形狀雖不同，本質(zhì)是一樣的。由圖3-1（a）或圖3-1（b）可見，曲線分三個區(qū)段： 第15頁/共42頁第十五頁，共42頁。第16頁/共42頁第十六頁，共42頁。1、早期故障期，也稱機(jī)器磨合期（T1）在此階段，機(jī)器裝配后進(jìn)行試驗或磨合使用，由于各摩擦表面峰谷不平，故磨損速率W在一開始較大然后逐漸下降（圖3-1（a），或磨損量Q由小向大增長（圖3-1（b），當(dāng)達(dá)一定運行時間后，無論是W或Q轉(zhuǎn)折到逐漸平緩變化。因在此階段，有可能出現(xiàn)故障，故稱早期故障期，但只要(zhyo)制造、裝配、潤滑良

10、好，一般是故障率很低或不出現(xiàn)。 第17頁/共42頁第十七頁，共42頁。2、偶然故障期或正常使用期（T2） 經(jīng)過良好磨合后，各摩擦副表面已磨配良好，磨損穩(wěn)定進(jìn)入正常使用，這個期限很長，它標(biāo)志機(jī)器的正常壽命(shumng)，但由于各種原因，也可能出現(xiàn)故障，故亦稱偶然故障期。但應(yīng)注意，實際磨損是平緩增長，沒有突變，并非真像浴盆平底. 第18頁/共42頁第十八頁，共42頁。3、磨損劇增期或損耗（劣化）故障期（T2），即應(yīng)進(jìn)行大修 機(jī)器使用到接近壽命期，W或Q會明顯增長，標(biāo)志應(yīng)進(jìn)入大修，如繼續(xù)( jx)使用，磨損會急劇增加，出現(xiàn)嚴(yán)重故障，甚至機(jī)毀人亡。即使尚可修復(fù)，要化費昂貴的修理費用，故稱損耗故障期。

11、 第19頁/共42頁第十九頁，共42頁。特殊情況的磨損(m sn)曲線 第20頁/共42頁第二十頁，共42頁。三、機(jī)器(j q)中潤滑油的作用 1、形成油膜。在摩擦副之間具有足夠厚度的潤滑油膜，形成液體潤滑，避免摩擦副表面的干摩擦而導(dǎo)致磨損加劇，過早損壞。 2、減少摩阻。液體潤滑條件下可減少摩擦阻力，提高系統(tǒng)效率，減少發(fā)熱量。 3、幫助冷卻。由于循環(huán)油的不斷循環(huán)，可以帶走摩擦部位的熱量。 4、沖涮清洗。不斷沖涮磨損產(chǎn)物，使其進(jìn)入油箱，大的顆粒沉淀(chndin)下來，并經(jīng)濾清器后再進(jìn)入潤滑系統(tǒng)，提高油的清潔度。第21頁/共42頁第二十一頁，共42頁。 5、作為傳遞動力的介質(zhì)。在液壓傳動、液壓控

12、制中，具有一定壓力和流量的潤滑油（液壓油）是傳遞動力的介質(zhì)，使系統(tǒng)具有柔性和布置方便。 6、是磨損類故障診斷中取樣分析的重要介質(zhì)。磨損金屬流入潤滑油中循環(huán)流動，在一定部位取樣分析，可測出機(jī)器磨損元素的濃度（含量）。磨損濃度大小標(biāo)志磨損的程度，包含豐富的磨損狀態(tài)的信息。定期取樣分析，可及時了解磨損程度和變化趨勢，用科學(xué)的數(shù)據(jù)處理方法，可作故障診斷和預(yù)報(ybo)。磨損類故障診斷的信息源主要是從取油樣分析得來的。 7、機(jī)器正常工作的保證。潤滑油性能的好壞，很大程度上與機(jī)器的性能、可靠性、壽命和故障有關(guān)，故機(jī)器的潤滑油油品不能隨便選用或更換。第22頁/共42頁第二十二頁，共42頁。油液質(zhì)量惡化( h

13、u)原因分析一、氧化-原因：一般有溫度、空氣、壓力等三方面因素影響。 二、污染-據(jù)資料統(tǒng)計(tngj)，液壓系統(tǒng)的故障約有70%是由于液壓油的污染引起的。 第23頁/共42頁第二十三頁，共42頁。1、種類(zhngli)： （1）固體顆粒污染： 危害：閥件卡緊；增加泄漏；濾器堵塞；油液氧化等。 據(jù)實踐表明：515 m的固體最易使閥卡緊，1030m顆粒會造成動力元件的磨損，軸向柱塞泵配油盤處對于1015m的固體顆粒最為敏感，徑向泵與馬達(dá)對1525m的固體顆粒最為敏感，葉片泵與馬達(dá)對2030m的固體顆粒最為敏感。 （2）水污染： 危害：金屬腐蝕；降低潤滑；形成冰晶；產(chǎn)生氣穴；油液氧化等。液壓油的吸

14、水飽和度一般在200300ppm，溫度越高，吸水性越好。 （3）空氣污染： 危害：動作遲滯；產(chǎn)生氣穴；油液氧化等。 當(dāng)空氣中含量超過2%時油液開始變渾濁。（最高為8%10%） 溶解于液壓油中的空氣量取決于下列因素：液壓油的種類；工作(gngzu)壓力；工作(gngzu)溫度。 第24頁/共42頁第二十四頁，共42頁。2污染(wrn)度的表述方法： a、宏觀的總體表示法：重量水平mg/L；重量百萬分之幾ppm(重量)；體積百萬分之幾ppm(容積)； b、微觀的分散表示法：間隔的顆粒濃度(nngd)（單位體積油液內(nèi)在某一尺寸間隔范圍內(nèi)的顆粒數(shù)目）；累計顆粒濃度(nngd)（單位體積油液內(nèi)尺寸大于某

15、一值的顆粒數(shù)目）。 第25頁/共42頁第二十五頁，共42頁。 3、合理更換液壓油 （1）固定周期換油法： 規(guī)定液壓油使用時間為半年，一年，或者(huzh)工作10002000h(新系統(tǒng)500h首次換油，以后5000h)后更換液壓油的方法。此方法被廣泛應(yīng)用，但不是很科學(xué)。 （2）現(xiàn)場鑒定換油法：根據(jù)現(xiàn)場油品的使用情況確定。 （3）綜合分析換油法：取出油樣進(jìn)行實驗分析來確定，此方法符合換油原則。 第26頁/共42頁第二十六頁，共42頁。 油液分析目的何在？ 1、測定油品的品質(zhì)以決定可否繼續(xù)使用(只適用于油槽體積很大的機(jī)器)。油槽體積較小的機(jī)器通常應(yīng)該依據(jù)制造商指定的期限換油。但如果多部同一型號的機(jī)

16、器使用某一牌號的潤滑油，定期分析其中一部(y b)機(jī)器所使用的油品有助于監(jiān)察油品的使用效率。 2、鑒定及判別不同油品的品質(zhì)優(yōu)劣。 3、顯示機(jī)器的運行狀況。 4、發(fā)現(xiàn)可能發(fā)生的問題。第27頁/共42頁第二十七頁，共42頁。油品分析(fnx)-潤滑劑基本知識 潤滑劑是指加在做相對運動的摩擦面之間，使兩接觸表面之間形成潤滑膜而降低摩擦阻力作用的介質(zhì)。潤滑劑所形成的潤滑膜變做對運動摩擦面間的干摩擦為潤滑劑內(nèi)部分子間的內(nèi)摩擦，達(dá)到了減少摩擦，降低磨損(m sn)，延長機(jī)械零部件使用壽命的目的。因此正確的選擇和使用潤滑劑對于保證機(jī)械設(shè)備的正常，持久的運行至關(guān)重要。 第28頁/共42頁第二十八頁，共42頁。

17、一、潤滑劑的基本功能要求(yoqi) 潤滑劑是加在做相對運動摩擦面之間的介質(zhì)；它的基本功能要求為：1. 能有效的控制和減小摩擦，潤滑劑加到摩擦石之間一般可以減小摩擦，從而降低了摩擦系數(shù)。如在兩個相對運動平面之間，保持對磨的材料不變其摩擦系數(shù)對于干摩擦，液體摩擦和邊界摩擦?xí)泻艽蟮淖兓?摩擦種類 摩擦系數(shù)干摩擦 0.10.5流體摩擦 0.0010.01邊界摩擦 0.010.1這樣(zhyng)就能減少摩擦阻力，減少功率消耗。 第29頁/共42頁第二十九頁，共42頁。 2. 減少磨損。摩擦面間具有潤滑膜，這個潤滑膜能夠支承負(fù)荷，避免或盡量減少摩擦表面的直接接觸，從而可減輕接觸表面的塑性變形，熔化

18、焊接(hnji)，剪斷再粘接等各種程度的粘著磨損。 3. 冷卻降溫。潤滑劑能夠降低摩擦系數(shù)，從而減少摩擦生熱。潤滑劑也將要從接觸表面流過，通過這種熱傳導(dǎo)將摩擦表面的熱量帶走，達(dá)到冷卻降溫的目的。如燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)中的軸承所用的潤滑劑就選擇盡量小的粘度，盡可能大的比熱和導(dǎo)熱系數(shù)，以便起到冷卻降溫的作用。 4. 防腐劑。潤滑劑覆蓋于機(jī)械設(shè)備零部件的表面，可以起到隔離空氣中的水份的作用，防止?jié)駳狻⑺畾夂推渌泻怏w對表面（特別是金屬表面）的腐蝕、防止生銹，減少失效的可能。 5. 減振。潤滑劑還能起到減緩沖擊、吸收機(jī)械振動噪聲的作用。 第30頁/共42頁第三十頁，共42頁。二、潤滑劑的基本性能(xngn

19、ng)要求 1. 摩擦性能。要穩(wěn)定，不希望其摩擦性能隨外界環(huán)境變化很大，如對溫度的依賴性等等。 2. 適宜的粘度(zhn d)。粘度(zhn d)是液體潤滑劑的最重要的性能，因此對潤滑劑的基本性能的要求，首先就要選擇適宜的粘度(zhn d)。特別是對流動摩擦的潤滑狀態(tài)下，注意這個基本性能十分重要。 3. 極壓性。特別是對邊界潤滑的時候，此時，潤滑劑的粘性作用不大，主要靠邊界膜強(qiáng)度支承載荷。這種潤滑劑的基本性能在機(jī)械設(shè)備啟動和低速重載荷的工況中更體現(xiàn)出重要性。第31頁/共42頁第三十一頁，共42頁。 4. 化學(xué)安性和熱穩(wěn)定性，這是對潤滑劑從生產(chǎn)、運輸、貯存到使用過程中的一種基本性能的要求，即不易

20、被氧化、分解變質(zhì)。此外，對某些(mu xi)特殊用途場合的潤滑劑在要求耐強(qiáng)化學(xué)介質(zhì)和耐輻射方面的基本性能要 求更高。 5. 材料適應(yīng)性。即要求它對被潤滑部件的材料無腐蝕，無化學(xué)反應(yīng)（如與橡膠接觸時的溶脹）問題。 第32頁/共42頁第三十二頁，共42頁。三、潤滑劑的分類(fn li) 按照潤滑劑的物理狀態(tài)，可將其分為(fn wi)液體潤滑劑、半固體潤滑劑、固體潤滑劑和氣體潤滑劑四大類：第33頁/共42頁第三十三頁，共42頁。 液體潤滑劑 液體潤滑劑是用量最大、品種最多的潤滑劑，包括礦物油、合成油、動植物油和水基液等。其中以礦物油用量最大，占全部液體潤滑劑的90%以上。液體潤滑劑有較寬的粘度范圍，

21、對不同的載荷，速度和溫度條件下工作的運動部件，提供了較寬的選擇余地，而且資源豐富，多數(shù)是廉價產(chǎn)品，容易獲得。液體潤滑劑可提供穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，低的可壓縮性，特別是粘度低的液體潤滑劑更能有效地從摩擦表面帶走熱量，保證相對運動部件的尺寸穩(wěn)定和設(shè)備精度。 水有良好(lingho)的導(dǎo)熱性，資源豐富，廉價易得，但其材料適應(yīng)性比礦務(wù)油差，對金屬零部件的氧化起不良影響，因此必須添加添加劑如油性劑和增粘劑形成油包水或水包油的水基液體，用于金屬加工液（水基切削液）和難燃性液壓介質(zhì)（水-乙二醇液壓液），這是一類很有發(fā)展前途的潤滑材料，特別是在世界石油資源缺乏時，這樣是代替礦物油的重要潤滑材料。 第34頁/共42頁

22、第三十四頁，共42頁。 合成潤滑油是上個世紀(jì)中頁發(fā)展起來的。合成油又包含多種不同類型(lixng)、不同化學(xué)結(jié)構(gòu)和不同性能的化合物，多使用在條件比較嚴(yán)酷的工況，如高溫、低溫、高真空度、重載、高速、具有腐蝕性環(huán)境或輻射環(huán)境等。合成潤滑油又分為六大類：（1）有機(jī)脂；（2）合成烴；（3）聚醚；（4）硅油（聚硅氧烷）；（5）含氟油；（6）磷酸脂。與礦物油比合成潤滑油具有一些技術(shù)優(yōu)勢。如具有較好的高溫性能：即熱穩(wěn)定性好，熱分解溫度高、允許在較高的溫度下使用。又如氧化穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和抗燃性都大大的優(yōu)于礦物油，但一般說來價格也比較高，特別是含氟油可說是價格昂貴。 第35頁/共42頁第三十五頁，共42頁。

23、潤滑和油液分析在工業(yè)(gngy)設(shè)備管理中的意義 現(xiàn)代設(shè)備管理是工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)順利進(jìn)行的前提。機(jī)械設(shè)備往往占工業(yè)企業(yè)固定資產(chǎn)總值的60%以上，是工業(yè)生產(chǎn)的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)。設(shè)備運行情況的好壞直接影響著生產(chǎn)的故障和效益。機(jī)械零部件的失效是影響機(jī)器正常運行的主要障礙之一。在任何機(jī)械系統(tǒng)中，伴隨相接觸的零件間的相對運動，都會發(fā)生磨損。因此，機(jī)械零部件的磨損失效是最常見的、最主要的失效形式，有80%的機(jī)械設(shè)備失效是因磨損引起的。為了減少機(jī)械設(shè)備中作相對運動部件表面(biomin)之間的摩擦和磨損，通常是向運動表面(biomin)之間加潤滑劑。潤滑劑主要是指潤滑油、潤滑脂、潤滑性粉末、薄膜材料（粘結(jié)干膜、電鍍、固體潤滑膜、陶瓷膜等）和整體材料（如金屬基、無機(jī)非金屬基或塑料基自潤滑材料等）。潤滑劑的存在，主要功能是減小摩擦；減少或消除兩個運動表面(biomin)的直接接觸，從而減少摩擦表面(biomin)的磨損。此外，潤滑劑還具有防止表面(biomin)腐蝕、降低摩擦表面(biomin)溫度、沖刷磨屑等功能。潤滑涉及潤滑劑和潤滑方式兩個方面。 第36頁/共42頁第三十六頁，共42頁。 根據(jù)機(jī)械的不同的實際情況，選擇不同的潤滑劑和潤滑方式，以保證