《機(jī)械基礎(chǔ)（彩色版）（第二版）》 課件 第 7 章　機(jī)械的潤(rùn)滑、密封與安全防護(hù)

第7章機(jī)械的潤(rùn)滑、密封與安全防護(hù)396§7-1機(jī)械潤(rùn)滑§7-2機(jī)械密封機(jī)械安全防護(hù)§7-3§7-1機(jī)械潤(rùn)滑397一、潤(rùn)滑劑的種類、性能及選用原則常用的潤(rùn)滑劑包括潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂、固體潤(rùn)滑劑和氣體潤(rùn)滑劑等，其性能及選用原則見下表。398潤(rùn)滑劑的性能及選用原則399潤(rùn)滑劑的性能及選用原則在機(jī)械中加入潤(rùn)滑劑，主要起以下作用。4001.潤(rùn)滑作用在兩個(gè)摩擦表面之間形成一層油膜，從而降低摩擦阻力。2.冷卻作用潤(rùn)滑油的流動(dòng)將機(jī)械摩擦中產(chǎn)生的熱量帶走，從而使零件工作溫度不致過高。3.洗滌作用潤(rùn)滑油的流動(dòng)將摩擦表面上的臟物沖走。二、機(jī)械常用潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑方法1.機(jī)械常用潤(rùn)滑油及其潤(rùn)滑方法（1）機(jī)械常用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑油中使用最廣泛的是礦物油。國(guó)產(chǎn)潤(rùn)滑油的品名、牌號(hào)大部分按照使用機(jī)具的名稱來(lái)確定。（2）潤(rùn)滑方法潤(rùn)滑方法是指將潤(rùn)滑劑按規(guī)定要求送往各潤(rùn)滑點(diǎn)的方法。潤(rùn)滑裝置是為實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑劑按確定潤(rùn)滑方式供給而采用的各種零部件及設(shè)備。潤(rùn)滑油潤(rùn)滑方法有手工給油潤(rùn)滑和連續(xù)供油潤(rùn)滑兩種。4012.機(jī)械常用潤(rùn)滑脂及其潤(rùn)滑方法（1）機(jī)械常用潤(rùn)滑脂與潤(rùn)滑油相比，潤(rùn)滑脂的流動(dòng)性、冷卻效果都較差，雜質(zhì)也不易去除，因此潤(rùn)滑脂多用于低、中速機(jī)械。1）鈣基（皂）潤(rùn)滑脂（俗稱牛油、黃油）。該潤(rùn)滑脂用途最廣，適用于工作溫度不高、潮濕的金屬摩擦件，如水泵軸承等。2）鈉基（皂）潤(rùn)滑脂。其耐熱性好，但不耐水。常用于高溫重負(fù)荷處，如機(jī)車大軸軸承。402（2）潤(rùn)滑方法1）手工潤(rùn)滑方法。它是利用注脂槍把潤(rùn)滑脂從注油孔注入或者直接手工填入潤(rùn)滑部位的方法，屬于壓力潤(rùn)滑方法。其常用于高速運(yùn)轉(zhuǎn)而又不需要經(jīng)常補(bǔ)充潤(rùn)滑脂的部位。2）滴下潤(rùn)滑方法。它是將潤(rùn)滑脂裝在脂杯里，向潤(rùn)滑部位滴下潤(rùn)滑脂進(jìn)行潤(rùn)滑的方法。3）集中潤(rùn)滑方法。它是由脂泵將脂罐里的潤(rùn)滑脂輸送到各管道，再經(jīng)分配閥將潤(rùn)滑脂定時(shí)、定量地分送到各潤(rùn)滑點(diǎn)的方法。403*三、典型零部件的潤(rùn)滑方法1.齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的潤(rùn)滑（1）閉式齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的潤(rùn)滑齒輪的圓周速度

v<0.8m/s（輕載閉式齒輪傳動(dòng)）時(shí)，一般采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，否則應(yīng)采用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑。用潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑方法主要是浸油潤(rùn)滑、飛濺潤(rùn)滑和壓力潤(rùn)滑等。（2）開式、半開式齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的潤(rùn)滑開式齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一般速度較低、載荷較大、接觸灰塵和水分、工作條件差且油易流失。速度不高的開式齒輪也可采用脂潤(rùn)滑。開式齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的潤(rùn)滑可用手工潤(rùn)滑、滴油潤(rùn)滑、浸油潤(rùn)滑、飛濺潤(rùn)滑等方法。4042.滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑滾動(dòng)軸承可采用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑或潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。3.滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑方法可根據(jù)系數(shù)

k

選擇：式中p——軸承的平均壓強(qiáng)，MPa；

v——軸頸線速度，m/s。4054.鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的潤(rùn)滑鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的潤(rùn)滑至關(guān)重要。合適的潤(rùn)滑能顯著降低鏈條鉸鏈的磨損，延長(zhǎng)其使用壽命。鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的潤(rùn)滑方法可根據(jù)下圖選取。通常有四種潤(rùn)滑方法：Ⅰ——手工潤(rùn)滑，人工定期用油壺或油刷給油；Ⅱ——滴油潤(rùn)滑，用油杯通過油管向松邊內(nèi)、外鏈板間隙處滴油；Ⅲ——浸油潤(rùn)滑或飛濺潤(rùn)滑，采用密封的傳動(dòng)箱體，前者鏈條及鏈輪一部分浸入油中，后者采用直徑較大的甩油盤濺油；Ⅳ——壓力潤(rùn)滑或油霧潤(rùn)滑，用油泵經(jīng)油管向鏈條連續(xù)供油，循環(huán)油可起潤(rùn)滑和冷卻的作用。406407鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的潤(rùn)滑方法Ⅰ——手工潤(rùn)滑Ⅱ——滴油潤(rùn)滑Ⅲ——浸油潤(rùn)滑或飛濺潤(rùn)滑Ⅳ——壓力潤(rùn)滑或油霧潤(rùn)滑§7-2機(jī)械密封408一、靜密封靜密封只要求接合面間有連續(xù)閉合的壓力區(qū)，沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此沒有因密封件而帶來(lái)的摩擦、磨損問題。常見的靜密封方法有以下幾種。1.研磨面密封這是最簡(jiǎn)單的靜密封方法，要求將接合面研磨加工得平整、光潔，并在壓力下貼緊。但是當(dāng)加工要求高，密封要求高時(shí)，這種方法的密封效果不理想。2.墊片密封這是較普遍的靜密封方法。它是在接合面間加墊片，并在壓力下使墊片產(chǎn)生彈性或塑性變形，從而填滿密封面上的不平，消除間隙，以達(dá)到密封的目的。4093.密封膠密封在接合面上涂密封膠是一種簡(jiǎn)便的靜密封方法。密封膠有一定的流動(dòng)性，容易充滿接合面的間隙，其黏附在金屬面上能大大減少泄漏，即使在較粗糙的表面上密封效果也很好。4.密封圈密封在接合面上開密封圈槽，裝入密封圈，利用其在接合面間形成嚴(yán)密的壓力區(qū)來(lái)達(dá)到密封的目的。這種方法的密封效果很好。410二、動(dòng)密封由于動(dòng)密封的兩個(gè)接合面之間具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此選擇動(dòng)密封件時(shí)，既要考慮密封性能，又要避免或減少由于密封件而帶來(lái)的摩擦發(fā)熱和磨損，以保證一定的使用壽命?；剞D(zhuǎn)軸的動(dòng)密封方法有接觸式、非接觸式和組合式三種類型，見下表。411回轉(zhuǎn)軸的動(dòng)密封方法412回轉(zhuǎn)軸的動(dòng)密封方法§7-3機(jī)械安全防護(hù)413*一、機(jī)械噪聲的形成和防護(hù)措施用1.機(jī)械噪聲的形成（1）回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)平衡失調(diào)引起振動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲。（2）往復(fù)運(yùn)動(dòng)慣性力沖擊引起振動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲。（3）撞擊引起振動(dòng)而輻射的噪聲。（4）接觸摩擦引起振動(dòng)而輻射的噪聲。（5）振動(dòng)傳遞引起機(jī)架、機(jī)罩、機(jī)座、管道等振動(dòng)而輻射的噪聲。4142.機(jī)械噪聲的防護(hù)措施防護(hù)措施：一方面可通過改進(jìn)聲源設(shè)備的結(jié)構(gòu)，提高部件的加工精度和裝配質(zhì)量，采用合理的操作方法等降低聲源的噪聲發(fā)射功率；另一方面可利用聲的吸收、反射、干涉等特性，采用吸聲、隔聲、減振、隔振等技術(shù)，以及安裝消聲器等，控制聲源的噪聲輻射。415二、機(jī)械傳動(dòng)裝置中的危險(xiǎn)零部件操作人員易于接近的各種可動(dòng)零部件都是機(jī)械的危險(xiǎn)部位，機(jī)械加工設(shè)備的加工區(qū)也是危險(xiǎn)部位。常見的危險(xiǎn)零部件主要有：旋轉(zhuǎn)軸、傳動(dòng)部件、不連續(xù)的旋轉(zhuǎn)零件、帶與帶輪、鏈與鏈輪、旋轉(zhuǎn)的砂輪、飛輪、往復(fù)式?jīng)_壓工具、蝸輪和蝸桿、旋轉(zhuǎn)的刀具、旋轉(zhuǎn)的曲軸和曲柄、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件的凸出物等。416旋轉(zhuǎn)的砂輪三、機(jī)械傷害的成因及防護(hù)措施1.機(jī)械傷害的成因（1）物的不安全狀態(tài)機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量、技術(shù)、性能上的缺陷以及在制造、維護(hù)、保養(yǎng)、使用、管理等諸多環(huán)節(jié)上存在的不足，是導(dǎo)致機(jī)械傷害的直接原因之一。417（2）人的不安全行為人的不安全行為是造成機(jī)械傷害的又一直接原因，具體表現(xiàn)為：1）操作失誤，忽視安全警告，缺乏應(yīng)有的安全意識(shí)和自我防護(hù)意識(shí)，思想麻痹，違章指揮，違章作業(yè)，違反操作規(guī)程。2）操作人員野蠻操作，導(dǎo)致機(jī)器設(shè)備的安全裝置失效或失靈，造成設(shè)備本身處于不安全狀態(tài)。3）手工代替工具操作或冒險(xiǎn)進(jìn)入危險(xiǎn)場(chǎng)所、區(qū)域。4）機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)加油、維修、清掃，或進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行檢查、安裝、調(diào)試，雖關(guān)停了設(shè)備，但未開啟限位或保險(xiǎn)裝置，又無(wú)他人在場(chǎng)監(jiān)護(hù)，將身體置于他人可啟動(dòng)設(shè)備的危險(xiǎn)之中。5）操作者未使用或佩戴個(gè)人防護(hù)用品等。4182.防護(hù)措施（1）眼睛的防護(hù)大多數(shù)情況下，可以選用普通的平光鏡，進(jìn)行磨削操作時(shí)必須佩戴有防護(hù)罩的防護(hù)眼鏡，防止飛濺的磨削顆粒從側(cè)面打進(jìn)眼睛。（2）聽力的防護(hù)聽力的防護(hù)就是要避免機(jī)械噪聲對(duì)人的聽力造成損傷。（3）著裝、服飾與頭發(fā)的防護(hù)在機(jī)械加工車間工作時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照車間要求正確著裝。（4）腳部的防護(hù)在機(jī)械加工車間里生產(chǎn)作業(yè)時(shí)要避免工件落在腳上而造成傷害。進(jìn)入機(jī)械加工車間時(shí)，最好穿堅(jiān)實(shí)的勞保鞋。419（5）手部的防護(hù)除了眼睛，手是身體直接參與工作的最重要的部分，保護(hù)好手就是保護(hù)好自己的未來(lái)。在生產(chǎn)過程中，不要用手直接接觸機(jī)床上的金屬切屑，應(yīng)使用鉤子清除。此外，還應(yīng)注意不要用布去擦除切屑，否則會(huì)使切屑嵌入布中而易扎傷手；如果不小心，布還會(huì)被卷進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)器里而造成傷害。（6）嚴(yán)禁在車間打鬧車間不是打鬧、玩耍的場(chǎng)所，一些不經(jīng)意的玩笑可能會(huì)給人帶來(lái)嚴(yán)重的傷害。（7）受傷后的處理如果在車間不慎受傷，應(yīng)在第一時(shí)間救治。420第6章支承零部件421§6-1軸§6-2滑動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承§6-3§6-1軸422一、軸的分類、特點(diǎn)和應(yīng)用軸是機(jī)器中最基本、最重要的零件之一。它的主要功用是支承回轉(zhuǎn)零件（如齒輪、帶輪等），傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。對(duì)軸的一般要求是要有足夠的強(qiáng)度、合理的結(jié)構(gòu)和良好的工藝性。根據(jù)軸線形狀的不同，軸可分為直軸、曲軸和撓性鋼絲軟軸（簡(jiǎn)稱撓性軸），見下表。423424軸的分類425軸的分類根據(jù)承載情況不同，直軸又分為心軸、傳動(dòng)軸和轉(zhuǎn)軸三類，其應(yīng)用特點(diǎn)見下表。426

心軸、傳動(dòng)軸和轉(zhuǎn)軸的應(yīng)用特點(diǎn)427

心軸、傳動(dòng)軸和轉(zhuǎn)軸的應(yīng)用特點(diǎn)二、軸上零件的固定軸上零件的固定包括軸向固定和周向固定。軸向固定的目的是保證零件在軸上有確定的軸向位置，防止零件做軸向移動(dòng)，并能承受軸向力。軸上零件的常見軸向固定方法如圖所示。周向固定的目的是保證軸能夠可靠地傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，防止零件與軸產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。軸上零件的常見周向固定方法如圖所示。428429軸上零件的常見軸向固定方法a）圓螺母固定b）軸肩固定430軸上零件的常見軸向固定方法c）套筒固定d）彈性擋圈固定e）緊定螺釘與擋圈固定431軸上零件的常見周向固定方法a）鍵連接固定b）銷連接固定c）緊定螺釘固定d）過盈配合固定三、軸的結(jié)構(gòu)如圖所示為某齒輪減速器中的轉(zhuǎn)軸。軸上各段按其作用可分別稱為軸頸（配合軸頸和支承軸頸）、軸身、軸頭、軸肩和軸環(huán)等。432某齒輪減速器中的轉(zhuǎn)軸軸的結(jié)構(gòu)工藝性是指軸的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)便于加工，便于軸上零件的裝配和使用、維修，并且能提高生產(chǎn)率、降低成本。一般來(lái)說，軸的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，工藝性就越好。所以，在滿足使用要求的前提下，軸的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)盡量簡(jiǎn)化。（1）軸的結(jié)構(gòu)和形狀應(yīng)便于加工、裝配和維修。（2）臺(tái)階軸的直徑應(yīng)該是中間大、兩端小，以便于軸上零件的裝拆。軸上常見的工藝結(jié)構(gòu)如圖所示。433軸上常見的工藝結(jié)構(gòu)1—悶蓋2—箱體3、6—擋油環(huán)4—蝸輪5—A型普通平鍵7—透蓋8—軸（3）軸端、軸頸與軸肩（或軸環(huán)）的過渡部位應(yīng)有倒角或過渡圓角，以便于軸上零件的裝拆，避免劃傷配合表面，減小應(yīng)力集中。應(yīng)盡可能使倒角（或圓角）半徑相同，以便于加工。（4）若軸上需要切制螺紋或進(jìn)行磨削，應(yīng)有螺紋退刀槽或砂輪越程槽。（5）當(dāng)軸上有兩個(gè)以上鍵槽時(shí)，槽寬應(yīng)盡可能相同，并布置在同一母線上，以利于加工。434螺紋退刀槽砂輪越程槽*四、軸的強(qiáng)度計(jì)算對(duì)于承受不同載荷的軸，其強(qiáng)度計(jì)算的方法也有所不同，其中傳動(dòng)軸按抗扭強(qiáng)度條件計(jì)算，心軸按抗彎強(qiáng)度條件計(jì)算，轉(zhuǎn)軸按彎扭組合強(qiáng)度條件計(jì)算。1.傳動(dòng)軸的強(qiáng)度計(jì)算傳動(dòng)軸工作時(shí)承受扭矩，軸的抗扭強(qiáng)度取決于軸的材料及其組織狀態(tài)、軸的形狀、截面尺寸、軸所承受的扭矩及其工作狀況。4352.心軸的強(qiáng)度計(jì)算心軸工作時(shí)承受彎矩，在一般情況下載荷方向不變，其抗彎強(qiáng)度取決于軸的材料及其組織狀態(tài)、截面形狀與尺寸、軸所承受的彎矩。3.轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度計(jì)算轉(zhuǎn)軸工作時(shí)同時(shí)承受彎矩和扭矩的作用，對(duì)一定結(jié)構(gòu)的軸，軸的支點(diǎn)位置及軸上所承受載荷的大小、方向和作用點(diǎn)均已確定，依據(jù)已知條件即可求出軸的支承反力，畫出彎矩圖、扭矩圖和合成彎矩圖，按彎扭組合強(qiáng)度校核危險(xiǎn)截面的軸徑。436§6-2滑動(dòng)軸承437一、滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和應(yīng)用滑動(dòng)軸承主要由軸頸、軸瓦、軸承座以及將潤(rùn)滑油送入摩擦表面的潤(rùn)滑與密封裝置等組成。用于裝軸瓦或軸套的殼體稱為滑動(dòng)軸承座，徑向滑動(dòng)軸承中與軸頸相配的圓筒形整體零件稱為軸套，與軸頸相配的對(duì)開式零件稱為軸瓦。438滑動(dòng)軸承a）滑動(dòng)軸承座b）軸套c）軸瓦常用滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和應(yīng)用見下表。439常用滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和應(yīng)用440常用滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和應(yīng)用441常用滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和應(yīng)用*二、滑動(dòng)軸承的失效形式1.磨損滑動(dòng)軸承為滑動(dòng)摩擦，工作面必會(huì)有磨損，如再有灰塵、金屬微粒等雜物進(jìn)入更會(huì)使磨損加劇，使軸承失去原有的正確配合精度。2.膠合滑動(dòng)軸承在高速重載時(shí)，由于工作面局部溫度升高，引起潤(rùn)滑失效，導(dǎo)致軸承兩金屬表面直接接觸且互相熔粘在一起，稱為膠合。4423.疲勞脫落疲勞脫落是指軸承負(fù)載表面在長(zhǎng)時(shí)間剪應(yīng)力作用下形成細(xì)小裂痕，然后漸漸延伸到表面，隨后出現(xiàn)裂塊脫落，形成所謂“剝皮現(xiàn)象”。4.腐蝕軸承合金腐蝕一般是因?yàn)闈?rùn)滑油不純，潤(rùn)滑油中的化學(xué)雜質(zhì)使軸承合金氧化而生成酸性物質(zhì)，導(dǎo)致軸承合金部分脫落，形成無(wú)規(guī)則的微小裂孔或小凹坑，使軸承失效。443§6-3滾動(dòng)軸承444一、滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)如圖所示，滾動(dòng)軸承一般由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體（滾子）和保持架等組成。內(nèi)圈裝在軸頸上，與軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。外圈裝在機(jī)座的軸承孔內(nèi)固定不動(dòng)。內(nèi)、外圈上設(shè)置有滾道，當(dāng)內(nèi)、外圈相對(duì)旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾動(dòng)體沿著滾道滾動(dòng)。常見的滾動(dòng)體形狀如所示。保持架的作用是分隔開兩個(gè)相鄰的滾動(dòng)體，以減少滾動(dòng)體之間的碰撞和磨損。常見保持架的結(jié)構(gòu)如圖所示。445446滾動(dòng)軸承a）球軸承b）滾子軸承常見的滾動(dòng)體形狀a）球滾子b）圓柱滾子c）圓錐滾子d）滾針e）球面滾子447常見保持架的結(jié)構(gòu)a）球滾子用保持架b）圓錐滾子用保持架c）圓柱滾子用保持架d）滾針用保持架 e）推力圓柱滾子軸承用保持架f）推力球軸承用保持架二、滾動(dòng)軸承的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用常用滾動(dòng)軸承的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用見下表。448常用滾動(dòng)軸承的類型