《現(xiàn)代設計理論與方法》研究生課件,現(xiàn)代設計理論與方法,現(xiàn)代,設計,理論,方法,研究生,課件 第第11章章 摩擦學設計摩擦學設計(2)Tribology Design 摩擦副摩擦副作相對運動時，由于存在作相對運動時，由于存在摩擦阻力摩擦阻力，產(chǎn)生接觸表面間的，產(chǎn)生接觸表面間的磨磨損損和和功率損失功率損失。磨損磨損磨損磨損會降低機器的工作精度，而摩擦功轉(zhuǎn)化為熱量，使表面間的會降低機器的工作精度，而摩擦功轉(zhuǎn)化為熱量，使表面間的工作溫度升高，嚴重時會造成工作溫度升高，嚴重時會造成摩擦面間的膠合摩擦面間的膠合。為了減少機器的磨損。為了減少機器的磨損和發(fā)熱，保證機器安全運轉(zhuǎn)，延長使用壽命和降低能源的消耗，和發(fā)熱，保證機器安全運轉(zhuǎn)，延長使用壽命和降低能源的消耗，摩擦摩擦副工作表面間副工作表面間需進行需進行潤滑潤滑潤滑潤滑。使用經(jīng)驗表明，使用經(jīng)驗表明，潤滑潤滑潤滑潤滑是是減小摩擦副表面減小摩擦副表面摩擦摩擦、降低降低磨損磨損的最有效、的最有效、最重要的手段和措施。最重要的手段和措施。11.4 潤滑和潤滑系統(tǒng)設計潤滑和潤滑系統(tǒng)設計11.4.1 摩擦副間的基本潤滑狀態(tài)摩擦副間的基本潤滑狀態(tài)1.1.摩擦副間的基本潤滑狀態(tài)摩擦副間的基本潤滑狀態(tài)摩擦副間的基本潤滑狀態(tài)摩擦副間的基本潤滑狀態(tài)摩擦副表面間的潤滑摩擦副表面間的潤滑摩擦副表面間的潤滑摩擦副表面間的潤滑可分為可分為非流體潤滑非流體潤滑和和流體潤滑流體潤滑兩大類。兩大類。流體潤滑流體潤滑流體潤滑流體潤滑是指在適當條件下，是指在適當條件下，摩擦副的兩摩擦表面摩擦副的兩摩擦表面被一層被一層粘性流粘性流體潤滑膜體潤滑膜（厚度約為（厚度約為1.52m以上）完全分開，有流體壓力平衡外載以上）完全分開，有流體壓力平衡外載荷。由于兩摩擦表面不是直接接觸，當兩表面相互滑動時，產(chǎn)生的摩荷。由于兩摩擦表面不是直接接觸，當兩表面相互滑動時，產(chǎn)生的摩擦為潤滑油分子之間的內(nèi)摩擦，因此摩擦系數(shù)很小，一般為擦為潤滑油分子之間的內(nèi)摩擦，因此摩擦系數(shù)很小，一般為0.0010.008，從而有效地降低了磨損。，從而有效地降低了磨損。此時，此時，流體潤滑的摩擦性質(zhì)流體潤滑的摩擦性質(zhì)完全決定于完全決定于流體的粘性流體的粘性而與而與兩個摩擦兩個摩擦表面的材料表面的材料無關(guān)。所用的無關(guān)。所用的粘性流體粘性流體可以是可以是液體液體，如各類潤滑油、水等，如各類潤滑油、水等，也可以是也可以是氣體氣體，如空氣、氦、氫等，相應地稱為，如空氣、氦、氫等，相應地稱為液體潤滑液體潤滑和和氣體潤滑氣體潤滑。流體潤滑的主要優(yōu)點流體潤滑的主要優(yōu)點流體潤滑的主要優(yōu)點流體潤滑的主要優(yōu)點是：摩阻低，摩擦系數(shù)很小，一般為是：摩阻低，摩擦系數(shù)很小，一般為0.0010.008(液體動壓潤滑液體動壓潤滑)或更低或更低(氣體潤滑及靜壓潤滑氣體潤滑及靜壓潤滑)，可以改善摩擦副，可以改善摩擦副的動態(tài)性能并能有效地降低磨損。的動態(tài)性能并能有效地降低磨損。依據(jù)依據(jù)流體潤滑油膜壓力形成的方式不同流體潤滑油膜壓力形成的方式不同，又將，又將流體潤滑流體潤滑流體潤滑流體潤滑分為分為流流體動壓潤滑體動壓潤滑和和流體靜壓潤滑流體靜壓潤滑兩類。兩類。流體動壓潤滑流體動壓潤滑流體動壓潤滑流體動壓潤滑，系由摩擦表面間形成的收斂油楔和相對運動，系由摩擦表面間形成的收斂油楔和相對運動，由粘性流體產(chǎn)生的油膜壓力以平衡外載荷。由粘性流體產(chǎn)生的油膜壓力以平衡外載荷。流體靜壓潤滑流體靜壓潤滑流體靜壓潤滑流體靜壓潤滑，系由外部供油系統(tǒng)向摩擦表面間供給有一定壓，系由外部供油系統(tǒng)向摩擦表面間供給有一定壓力的流體，借助流體的靜壓力平衡外載荷。力的流體，借助流體的靜壓力平衡外載荷。非流體潤滑非流體潤滑非流體潤滑非流體潤滑是指在摩擦表面間用粉狀或薄膜狀固體進行潤滑。是指在摩擦表面間用粉狀或薄膜狀固體進行潤滑。潤滑膜為固體膜。常用的固體潤滑劑有：層狀晶體結(jié)構(gòu)物質(zhì)（如石潤滑膜為固體膜。常用的固體潤滑劑有：層狀晶體結(jié)構(gòu)物質(zhì)（如石墨、二硫化鉬等）、非層狀無機物（如氧化鉛等）、金屬薄膜墨、二硫化鉬等）、非層狀無機物（如氧化鉛等）、金屬薄膜(如將如將鉛、錫、鋅等低熔點軟金屬做成的干膜潤滑鉛、錫、鋅等低熔點軟金屬做成的干膜潤滑)、塑料（如聚四氟乙烯、塑料（如聚四氟乙烯、尼龍等）、合成膜或化合膜等。尼龍等）、合成膜或化合膜等。潤滑的目的潤滑的目的潤滑的目的潤滑的目的是在摩擦副表面之間形成低剪切強度的是在摩擦副表面之間形成低剪切強度的潤滑膜潤滑膜，用它用它來減小摩擦阻力和降低表面材料磨損。來減小摩擦阻力和降低表面材料磨損。潤滑膜潤滑膜可以是由可以是由液體或氣體組液體或氣體組成的流體膜成的流體膜或者或者固體膜固體膜。依據(jù)依據(jù)潤滑膜的形成原理和特征潤滑膜的形成原理和特征，摩擦副表面間的潤滑摩擦副表面間的潤滑摩擦副表面間的潤滑摩擦副表面間的潤滑可以分為如可以分為如下下 5 種基本類型種基本類型：流體動壓潤滑流體動壓潤滑 流體靜壓潤滑流體靜壓潤滑 彈性流體動壓潤滑彈性流體動壓潤滑 邊界潤滑邊界潤滑 干摩擦狀態(tài)干摩擦狀態(tài)這這 5 5 種潤滑類型的基本特征種潤滑類型的基本特征種潤滑類型的基本特征種潤滑類型的基本特征可見可見表表11-9。表表11-9 5 種潤滑類型的基本特征種潤滑類型的基本特征潤滑潤滑潤滑潤滑是減小摩擦和降低磨損的一種重要方法，它影響著摩擦副之是減小摩擦和降低磨損的一種重要方法，它影響著摩擦副之間能量及表面材料的轉(zhuǎn)移。間能量及表面材料的轉(zhuǎn)移。任何潤滑現(xiàn)象任何潤滑現(xiàn)象的紊亂和失效，都會導致摩的紊亂和失效，都會導致摩擦副表面的摩擦特性的改變，并發(fā)生有害的結(jié)果。因此，除了有必要擦副表面的摩擦特性的改變，并發(fā)生有害的結(jié)果。因此，除了有必要研究研究各種潤滑狀態(tài)的機理各種潤滑狀態(tài)的機理外，還應了解外，還應了解潤滑狀態(tài)的失效過程潤滑狀態(tài)的失效過程以及以及潤滑潤滑狀態(tài)的轉(zhuǎn)化及特性狀態(tài)的轉(zhuǎn)化及特性。一般來說，一般來說，摩擦副間摩擦副間有下述有下述幾種潤滑狀態(tài)的轉(zhuǎn)變幾種潤滑狀態(tài)的轉(zhuǎn)變：由層流到紊流；由層流到紊流；由完全的流體動壓潤滑到部分流體動壓潤滑；由完全的流體動壓潤滑到部分流體動壓潤滑；邊界保護膜的破裂；邊界保護膜的破裂；發(fā)生強烈的金屬粘著。發(fā)生強烈的金屬粘著。上述上述前兩種潤滑現(xiàn)象的轉(zhuǎn)化前兩種潤滑現(xiàn)象的轉(zhuǎn)化很明顯，但很明顯，但后兩種潤滑現(xiàn)象的轉(zhuǎn)化后兩種潤滑現(xiàn)象的轉(zhuǎn)化十十分復雜，目前還正處研究中。分復雜，目前還正處研究中。2.2.潤滑狀態(tài)的轉(zhuǎn)化潤滑狀態(tài)的轉(zhuǎn)化潤滑狀態(tài)的轉(zhuǎn)化潤滑狀態(tài)的轉(zhuǎn)化潤滑狀態(tài)曲線圖潤滑狀態(tài)曲線圖潤滑狀態(tài)曲線圖潤滑狀態(tài)曲線圖以摩擦系數(shù)以摩擦系數(shù) f 作作縱坐標，因為縱坐標，因為 f 的大小可以說明不的大小可以說明不同的潤滑狀態(tài)；用同同的潤滑狀態(tài)；用同SommerfeldSommerfeld數(shù)數(shù)性質(zhì)類似的性質(zhì)類似的V/W 作橫坐標，因為作橫坐標，因為此數(shù)可以說明潤滑油膜具備多少承此數(shù)可以說明潤滑油膜具備多少承載能力（載能力（為潤滑油的粘度，為潤滑油的粘度，V為兩為兩個表面的相對速度，個表面的相對速度，W為載荷）。為載荷）。制作該曲線圖時，為了消除溫度對制作該曲線圖時，為了消除溫度對粘度的影響，試驗時采用粘度的影響，試驗時采用25作為作為計算計算 f 的根據(jù)。的根據(jù)。圖圖11-8 滑動表面潤滑狀態(tài)滑動表面潤滑狀態(tài)在機器工作時，摩擦副表面的在機器工作時，摩擦副表面的邊界潤滑邊界潤滑、混合潤滑混合潤滑和和流體潤流體潤滑滑等三種潤滑狀態(tài)可以用等三種潤滑狀態(tài)可以用潤滑狀態(tài)曲線潤滑狀態(tài)曲線潤滑狀態(tài)曲線潤滑狀態(tài)曲線（或稱（或稱Stribeck曲線曲線）來）來說明，見說明，見圖圖11-8。圖中曲線表明圖中曲線表明，存在，存在三種潤滑區(qū)域三種潤滑區(qū)域：流體動壓潤滑區(qū)流體動壓潤滑區(qū)、混合潤滑混合潤滑區(qū)區(qū)（或稱部分流體動壓潤滑區(qū)）和（或稱部分流體動壓潤滑區(qū)）和邊界潤滑區(qū)邊界潤滑區(qū)。流體動壓潤滑流體動壓潤滑流體動壓潤滑流體動壓潤滑是機器摩擦副工作表面最希望得到的是機器摩擦副工作表面最希望得到的潤滑狀態(tài)潤滑狀態(tài)。流。流體動壓潤滑理論的體動壓潤滑理論的基本方程基本方程是是潤滑膜壓力分布的微分方程潤滑膜壓力分布的微分方程潤滑膜壓力分布的微分方程潤滑膜壓力分布的微分方程，即，即雷諾雷諾雷諾雷諾（ReynoldReynold）方程方程方程方程。它是從粘性流體力學的基本方程出發(fā)，根據(jù)一定。它是從粘性流體力學的基本方程出發(fā)，根據(jù)一定的簡化假定而導出。為分析方便，現(xiàn)以兩塊相互傾斜的平板為分析對的簡化假定而導出。為分析方便，現(xiàn)以兩塊相互傾斜的平板為分析對象，如象，如圖圖11-9所示，兩板之間充滿潤滑油，下板靜止，上板以速度所示，兩板之間充滿潤滑油，下板靜止，上板以速度 U 沿沿 x方向勻速移動。方向勻速移動。1.1.流體動壓潤滑原理流體動壓潤滑原理流體動壓潤滑原理流體動壓潤滑原理11.4.2 流體動壓潤滑原理及動壓滑動軸承的設計流體動壓潤滑原理及動壓滑動軸承的設計(a)油楔油楔 (b)油膜中的微單元體油膜中的微單元體圖圖11-9油楔承栽機理油楔承栽機理(動壓分析動壓分析)上式是計算上式是計算流體動壓軸承性能的基本公式流體動壓軸承性能的基本公式流體動壓軸承性能的基本公式流體動壓軸承性能的基本公式。它表達了流體動壓。它表達了流體動壓潤滑時，油膜壓力沿潤滑時，油膜壓力沿 x和和 z（軸向）兩方向發(fā)生變化以及流速沿（軸向）兩方向發(fā)生變化以及流速沿 x方方向發(fā)生變化時，壓力梯度、流速、油膜厚度、潤滑油粘度等參數(shù)之向發(fā)生變化時，壓力梯度、流速、油膜厚度、潤滑油粘度等參數(shù)之間的關(guān)系。間的關(guān)系。式中等號左邊部分的兩項式中等號左邊部分的兩項式中等號左邊部分的兩項式中等號左邊部分的兩項表征沿表征沿 x和和 z方向油膜壓力分布，方向油膜壓力分布，如如圖圖11-10所所示。示。等號右邊等號右邊等號右邊等號右邊表示了沿表示了沿 x方向上速度和油膜厚度變化的方向上速度和油膜厚度變化的影響，即表明油楔作用。影響，即表明油楔作用。(11-16)式中，式中，x、y、z為坐標變量；為坐標變量；U為平板沿為平板沿 x方向的移動速度；方向的移動速度；h為潤滑為潤滑膜厚度；膜厚度；p 為流體的壓力。為流體的壓力。假設假設：(1)潤滑油的運動是層流；潤滑油的運動是層流；(2)潤滑油沿潤滑油沿z 向沒有流動；向沒有流動；(3)油層為不可壓縮流體，粘度為常量、不隨壓力變化；油層為不可壓縮流體，粘度為常量、不隨壓力變化；(4)忽略油的忽略油的慣性力和重力；慣性力和重力；(5)沿油膜厚度方向沿油膜厚度方向(y向向)壓力變化忽略不計。可得壓力變化忽略不計?？傻昧黧w潤滑膜壓力分布流體潤滑膜壓力分布的的二維雷諾方程二維雷諾方程為為對于無限長軸承（沿對于無限長軸承（沿Z向的壓力變化率向的壓力變化率 ），上），上式式(11-16)可簡化為可簡化為一維雷諾方程一維雷諾方程對對上式進行積分上式進行積分并設處的并設處的油膜厚度油膜厚度為為 hm（即油壓最大處（即油壓最大處的油膜厚度），則上式可整理成的油膜厚度），則上式可整理成以下形式以下形式：圖圖11-10 動壓滑動軸承油膜壓力分布動壓滑動軸承油膜壓力分布(11-17)由由式式(11-18)可以看出可以看出，建立流體動壓潤滑建立流體動壓潤滑必須滿足必須滿足以下條件以下條件：(1)兩相對滑動表面之間必須相互傾斜而形成收斂油楔；兩相對滑動表面之間必須相互傾斜而形成收斂油楔；(2)兩滑動表面應具有一定的相對滑動速度，并且其速度方向應兩滑動表面應具有一定的相對滑動速度，并且其速度方向應該使?jié)櫥蛷男ㄐ未罂诹魅耄瑥男】诹鞒?；在一定范圍?nèi)，油膜承載該使?jié)櫥蛷男ㄐ未罂诹魅?，從小口流出；在一定范圍?nèi)，油膜承載能力與滑動速度成正比關(guān)系；能力與滑動速度成正比關(guān)系；(3)潤滑油應具有一定的粘度，粘度愈大，油膜承載能力也愈大。潤滑油應具有一定的粘度，粘度愈大，油膜承載能力也愈大。上式上式上式上式稱為稱為一維雷諾方程的積分表達式一維雷諾方程的積分表達式。為了區(qū)別，通常把。為了區(qū)別，通常把式式(11-17)稱為稱為一維雷諾方程的微分表達式一維雷諾方程的微分表達式。利用。利用式式(11-18)可求得油膜壓力可求得油膜壓力函數(shù)函數(shù)p(x)，再次積分再次積分就可求得就可求得油膜的承載能力油膜的承載能力油膜的承載能力油膜的承載能力P P。(11-18)上面討論了上面討論了相對運動兩平板間的油膜潤滑相對運動兩平板間的油膜潤滑。若將。若將兩平板兩平板改成改成圓筒圓筒和和圓柱圓柱，便構(gòu)成常見的，便構(gòu)成常見的徑向軸承徑向軸承。則可利用。則可利用一維雷諾方程一維雷諾方程一維雷諾方程一維雷諾方程來計算圓柱來計算圓柱體在圓筒中轉(zhuǎn)動時的體在圓筒中轉(zhuǎn)動時的壓力分布壓力分布壓力分布壓力分布。)的極角。圖11-11徑向動壓滑動軸承的幾何關(guān)系2.2.液體動壓滑動軸承的設計計算液體動壓滑動軸承的設計計算液體動壓滑動軸承的設計計算液體動壓滑動軸承的設計計算如如圖圖11-11所示，設所示，設D、R分分別表示軸承孔的直徑和半徑；別表示軸承孔的直徑和半徑；d、r 分別表示軸頸的直徑和半徑；分別表示軸頸的直徑和半徑；B為軸承寬度。則徑向動壓滑動為軸承寬度。則徑向動壓滑動軸承的幾何參數(shù)有：軸承的幾何參數(shù)有：1)1)徑向滑動軸承的幾何參數(shù)徑向滑動軸承的幾何參數(shù)徑向滑動軸承的幾何參數(shù)徑向滑動軸承的幾何參數(shù)圖圖11-11徑向動壓滑動軸承的幾何關(guān)系徑向動壓滑動軸承的幾何關(guān)系 (1)軸承寬徑比軸承寬徑比 B/d（或（或B/D）；）；(2)半徑間隙半徑間隙 cRr(Dd)/2；(3)相對間隙相對間隙c/r；(4)偏心距偏心距 e=(5)偏心率偏心率=e/c；(6)最小油膜厚度最小油膜厚度(7)偏位角偏位角(圖圖11-11)；(8)任一極角任一極角 處的油膜厚度處的油膜厚度h：在在OOM中，根據(jù)余弦中，根據(jù)余弦定定理，有理，有整理上式并略去高次微量整理上式并略去高次微量 ，得，得(11-19)(9)最大油膜壓力處的油膜厚度最大油膜壓力處的油膜厚度，為最為最大油膜壓力處（大油膜壓力處（）的）的極角。極角。2)2)動壓徑向滑動軸承的承載能力動壓徑向滑動軸承的承載能力動壓徑向滑動軸承的承載能力動壓徑向滑動軸承的承載能力 將將一維雷諾方程一維雷諾方程一維雷諾方程一維雷諾方程(11-17)(11-17)或或(11-18)(11-18)改成改成極坐標式極坐標式（使，（使，）并進行求解，就可得到任意剖面極角位置的油膜壓力）并進行求解，就可得到任意剖面極角位置的油膜壓力分布。當用數(shù)值計算方法求解雷諾方程得到分布。當用數(shù)值計算方法求解雷諾方程得到 p分布后，沿油膜作用區(qū)域分布后，沿油膜作用區(qū)域積分，可求得積分，可求得壓力的合力壓力的合力壓力的合力壓力的合力在在 x、y方向上的方向上的分量分量分量分量 Fx、Fy。以以圖圖11-12所示的所示的180180圓柱形徑向滑動軸承圓柱形徑向滑動軸承圓柱形徑向滑動軸承圓柱形徑向滑動軸承為例，取微分弧面積為例，取微分弧面積，其上的作用力為，其上的作用力為 (見見圖圖11-12b)，該力在，該力在 x方向的分量為方向的分量為沿沿、z 方向積分可求得作用在軸頸方向積分可求得作用在軸頸上油膜壓力合力的水平分量上油膜壓力合力的水平分量上油膜壓力合力的水平分量上油膜壓力合力的水平分量為為 (11-20)圖圖11-12徑向滑動軸承承載能力計算簡圖徑向滑動軸承承載能力計算簡圖同理，可求得作用在軸頸同理，可求得作用在軸頸上油膜壓力合力的沿垂直方向的分量上油膜壓力合力的沿垂直方向的分量上油膜壓力合力的沿垂直方向的分量上油膜壓力合力的沿垂直方向的分量為為(11-21)因因載荷載荷載荷載荷F F 通常是垂直向下作用的，故通常是垂直向下作用的，故 Fy=F；由于水平方向；由于水平方向無載荷無載荷作用作用，故，故 Fx=0。采用采用數(shù)值積分的方法數(shù)值積分的方法可在計算機上對可在計算機上對 Fy 進行求解。為了便于不進行求解。為了便于不同尺寸、不同參數(shù)的滑動軸承的設計計算，一般則用同尺寸、不同參數(shù)的滑動軸承的設計計算，一般則用無量綱形式的軸無量綱形式的軸無量綱形式的軸無量綱形式的軸承承載能力承承載能力承承載能力承承載能力來表達，其來表達，其表達式表達式為為 通常，通常，C Cp p 稱為稱為軸承的承載系數(shù)軸承的承載系數(shù)軸承的承載系數(shù)軸承的承載系數(shù)，它是一個，它是一個無量綱量無量綱量要由要由式式(11-23)通過通過計算機進行數(shù)值積分求得。計算機進行數(shù)值積分求得。徑向滑動軸承的承載系數(shù)徑向滑動軸承的承載系數(shù) Cp與與偏心率偏心率、軸軸承寬徑比承寬徑比 B/d的的關(guān)系曲線關(guān)系曲線示于示于圖圖11-13。(11-23)因因 Fy=F，故，故(11-24)圖圖11-13 承載系數(shù)與偏心率的關(guān)系曲線承載系數(shù)與偏心率的關(guān)系曲線3)3)潤滑油流量潤滑油流量潤滑油流量潤滑油流量對于如對于如圖圖11-9所示的所示的兩塊相互兩塊相互傾斜平板的油楔，當下板靜止，傾斜平板的油楔，當下板靜止，上板以速度上板以速度 U 沿沿 x方向勻速移動，且方向勻速移動，且潤滑油潤滑油是是層流流動層流流動，根據(jù)，根據(jù)牛頓粘滯牛頓粘滯定理定理以及以及油膜中微單元體的力平衡條件油膜中微單元體的力平衡條件和和楔形板的邊界條件楔形板的邊界條件，可得可得油膜油膜中中油層速度沿油膜厚度油層速度沿油膜厚度 h 分布的表達式分布的表達式為為(11-25)由上式可見，由上式可見，u u 由兩部分組成由兩部分組成由兩部分組成由兩部分組成：第一項第一項第一項第一項表示速度呈二次拋物線分表示速度呈二次拋物線分布（見布（見圖圖11-14），它是反映油膜中壓力的變化，是由于油膜受到擠），它是反映油膜中壓力的變化，是由于油膜受到擠壓而引起的，稱為壓而引起的，稱為壓力流壓力流；第二項第二項第二項第二項表示速度呈線性分布（表示速度呈線性分布（圖圖11-14中中的虛直線所示），這是直接由平板的移動引起的，與壓力無關(guān)，稱為的虛直線所示），這是直接由平板的移動引起的，與壓力無關(guān)，稱為剪切流剪切流。油膜中實際速度分布油膜中實際速度分布是是壓力流壓力流和和剪切流剪切流的疊加，如的疊加，如圖圖11-14中的實線所示。中的實線所示。圖圖11-14 收斂油楔中的油層速度分布收斂油楔中的油層速度分布根據(jù)根據(jù)速度分布速度分布可求出可求出潤滑油的流量潤滑油的流量。油膜在單。油膜在單位時間內(nèi)沿位時間內(nèi)沿 x方向流徑任何方向流徑任何截面上截面上單位寬度單位寬度(z向向)面積面積的體積流量的體積流量為為上式上式表示了表示了沿沿 x方向的流量方向的流量 qx 由由兩部分組成兩部分組成：其中項是：其中項是由由剪切流剪切流引起的流量引起的流量；項是由項是由壓力梯度壓力梯度引起的流量引起的流量。(11-26)充足的充足的供油量供油量是保證是保證液體動壓滑動軸承液體動壓滑動軸承為為液體潤滑狀態(tài)液體潤滑狀態(tài)的必要條件的必要條件之一。之一。供油的目的供油的目的供油的目的供油的目的，一是一是為了補充軸承從兩端部泄走的端泄流量，為了補充軸承從兩端部泄走的端泄流量，二二是是為了通過泄走的油將軸承所產(chǎn)生的部分摩擦熱帶走，以防止軸承過為了通過泄走的油將軸承所產(chǎn)生的部分摩擦熱帶走，以防止軸承過熱。對于有限寬軸承熱。對于有限寬軸承，油膜承載區(qū)起點的進油量油膜承載區(qū)起點的進油量 Qi 應等于終點應等于終點 流出收斂油楔的流量與端泄流量流出收斂油楔的流量與端泄流量 Qs 之和之和(圖圖11-15)。進油量進油量 Qi 可利用可利用式式(11-26)求得。求得。若軸承為非壓力供油，則非承載若軸承為非壓力供油，則非承載區(qū)的端泄很小可忽略不計；若為壓力區(qū)的端泄很小可忽略不計；若為壓力供油，由于軸承寬度中間油孔所供的供油，由于軸承寬度中間油孔所供的油與外界有壓力差，故也產(chǎn)生端泄流油與外界有壓力差，故也產(chǎn)生端泄流量量 Qs（圖圖11-15）。因此，軸承工）。因此，軸承工作中的總耗油量作中的總耗油量 Q 為為(11-27)圖圖11-15徑向滑動軸承中的耗油量徑向滑動軸承中的耗油量對于非壓力供油，對于非壓力供油，Qs=0。在。在滑動軸承實際設計滑動軸承實際設計中，工程上提供中，工程上提供了了承載系數(shù)承載系數(shù)承載系數(shù)承載系數(shù)C Cp p與與與與耗油量系數(shù)耗油量系數(shù)耗油量系數(shù)耗油量系數(shù)C CQ Q 的的的的關(guān)系曲線圖關(guān)系曲線圖關(guān)系曲線圖關(guān)系曲線圖。耗油量系數(shù)耗油量系數(shù)CQ被定義為被定義為 180圓柱形有限寬徑圓柱形有限寬徑向滑動軸承的向滑動軸承的耗油量系數(shù)耗油量系數(shù)CQ 與與軸承承載系數(shù)軸承承載系數(shù)Cp、寬、寬徑比徑比 B/d 的關(guān)系圖可見的關(guān)系圖可見圖圖11-16。設計時，從圖中查。設計時，從圖中查出出 CQ 的值后，由上的值后，由上式式(11-28)便可計算出便可計算出耗油量耗油量Q 的的值。值。(11-28)圖圖11-16 承載系數(shù)承載系數(shù)Cp與耗油量系數(shù)與耗油量系數(shù)CQ的關(guān)系的關(guān)系4)4)摩擦阻力及阻力系數(shù)摩擦阻力及阻力系數(shù)摩擦阻力及阻力系數(shù)摩擦阻力及阻力系數(shù)液體動壓潤滑時，作用在軸頸表面上的液體動壓潤滑時，作用在軸頸表面上的切向摩擦阻力切向摩擦阻力是是液體的粘液體的粘性阻力性阻力。液體作層流流動時單位面積上的。液體作層流流動時單位面積上的剪切阻力剪切阻力按按牛頓粘滯定律牛頓粘滯定律為為在軸頸表面上，因在軸頸表面上，因 y=0，故，故 作用在軸頸上的摩擦阻力作用在軸頸上的摩擦阻力 Ff 為為(11-29)式中導數(shù)式中導數(shù) du/dy可由可由式式(11-25)求得，于是求得，于是上式上式可寫為可寫為 根據(jù)定義，根據(jù)定義，摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)為為(11-31)稱稱 為為軸承的阻力系數(shù)軸承的阻力系數(shù)，它與，它與承載系數(shù)承載系數(shù) Cp的關(guān)系可見的關(guān)系可見圖圖11-17。圖圖11-17阻力系數(shù)阻力系數(shù) Cf 與承載系數(shù)與承載系數(shù)Cp 的關(guān)系的關(guān)系 5)5)軸承溫升軸承溫升軸承溫升軸承溫升為了防止軸承工作時溫度過高，為了防止軸承工作時溫度過高，軸承設計時軸承設計時應進行應進行軸承的熱平衡軸承的熱平衡計算計算，即計算，即計算油膜的溫升油膜的溫升油膜的溫升油膜的溫升。根據(jù)熱平衡的概念，單位時間內(nèi)。根據(jù)熱平衡的概念，單位時間內(nèi)軸承所產(chǎn)軸承所產(chǎn)生的熱量生的熱量應等于應等于同時間內(nèi)潤滑油所帶走的熱量與通過軸承表面所散去同時間內(nèi)潤滑油所帶走的熱量與通過軸承表面所散去的熱量之和的熱量之和。即。即(11-32)式中，式中，fFU 為單為單位位時間時間內(nèi)內(nèi)壓壓力油膜中所力油膜中所產(chǎn)產(chǎn)生的生的摩擦熱量摩擦熱量，單單位位為為W；為單位時間內(nèi)壓力潤滑油經(jīng)摩擦區(qū)域兩端流出時為單位時間內(nèi)壓力潤滑油經(jīng)摩擦區(qū)域兩端流出時帶走中帶走中熱量熱量，單位為，單位為W；為單位時間內(nèi)通過軸承金屬表面散于為單位時間內(nèi)通過軸承金屬表面散于周圍介質(zhì)的熱量周圍介質(zhì)的熱量，單位為單位為W；其中：其中：f 為摩擦系數(shù)；為摩擦系數(shù)；F 為軸承載荷，為軸承載荷，N；U為軸頸圓周速度，為軸頸圓周速度，m/s；C為潤滑油的比熱，礦物油為為潤滑油的比熱，礦物油為1675-2090J/(kg)；為潤滑油的密度，礦物油為為潤滑油的密度，礦物油為850900kg/m3；Q為潤滑油的耗油量，為潤滑油的耗油量，m3/s；t 為潤滑油的溫升為潤滑油的溫升()，t=tcti，tc為潤滑油出油溫度為潤滑油出油溫度()；ti 為潤滑油進油溫度為潤滑油進油溫度()；s 為軸承的散熱系數(shù)，根據(jù)軸承結(jié)構(gòu)和工作環(huán)境狀況，一般可為軸承的散熱系數(shù)，根據(jù)軸承結(jié)構(gòu)和工作環(huán)境狀況，一般可在在 50140W/(m3)范圍內(nèi)選取；范圍內(nèi)選??；t1 為軸承表面溫度與周圍介質(zhì)溫度之差，近似地等于為軸承表面溫度與周圍介質(zhì)溫度之差，近似地等于t。由上式可求得由上式可求得軸承潤滑油的溫升軸承潤滑油的溫升軸承潤滑油的溫升軸承潤滑油的溫升為為()(11-33)(1)(1)軸承寬徑比軸承寬徑比軸承寬徑比軸承寬徑比 B B/d d：它與軸承的它與軸承的承載能力承載能力及及溫升溫升有關(guān)。有關(guān)。寬徑比小寬徑比小，則端泄流量大、摩擦功耗小，軸承溫升低，但承載能，則端泄流量大、摩擦功耗小，軸承溫升低，但承載能力也低；力也低；寬徑比大寬徑比大，雖然軸承承載能力高，但功耗大、溫升高，同時，雖然軸承承載能力高，但功耗大、溫升高，同時由于寬徑比的增大，則對軸的剛度及軸承的制造和安裝精度要求較高，由于寬徑比的增大，則對軸的剛度及軸承的制造和安裝精度要求較高，以避免發(fā)生軸承的以避免發(fā)生軸承的“邊緣接觸邊緣接觸”。一般而言，對一般而言，對液體摩擦徑向滑動軸承液體摩擦徑向滑動軸承常取常取B/d=0.81.5，對自位，對自位軸承最大可取到軸承最大可取到4。常見。常見機器的軸承機器的軸承B/d值如下：透平發(fā)電機軸承值如下：透平發(fā)電機軸承0.81.8；機床主軸軸承；機床主軸軸承0.81.2；汽油發(fā)動機軸承；汽油發(fā)動機軸承0.41.2；柴油發(fā)動機；柴油發(fā)動機軸承軸承0.51.5；電動機軸承；電動機軸承1.02.0；鐵路車輛軸承；鐵路車輛軸承1.54.0。軸承相對間隙軸承相對間隙對軸承的承載能力、溫升和回轉(zhuǎn)精度等有對軸承的承載能力、溫升和回轉(zhuǎn)精度等有著重要影響。著重要影響。6)6)動壓滑動軸承設計中的參數(shù)選擇動壓滑動軸承設計中的參數(shù)選擇動壓滑動軸承設計中的參數(shù)選擇動壓滑動軸承設計中的參數(shù)選擇(2)(2)相對間隙相對間隙相對間隙相對間隙 一般情況下，值可一般情況下，值可按下面經(jīng)驗公式按下面經(jīng)驗公式估取。估取。(11-34)(3)(3)潤滑油的粘度潤滑油的粘度潤滑油的粘度潤滑油的粘度 潤滑油的粘度潤滑油的粘度對軸承的對軸承的承載能力承載能力、功率損失功率損失和和溫升溫升等影響等影響較大。設計時，應根據(jù)較大。設計時，應根據(jù)軸承載荷軸承載荷、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速和和機器對潤滑總的要求機器對潤滑總的要求選選取潤滑油的品種和粘度，具體參見取潤滑油的品種和粘度，具體參見教材表格教材表格或或機械設計手冊機械設計手冊。通常，對重載、低速軸承應選用通常，對重載、低速軸承應選用粘度大的潤滑油粘度大的潤滑油；對輕載、；對輕載、高速軸承應選用高速軸承應選用粘度小的潤滑油粘度小的潤滑油。(4)(4)軸承最小油膜厚度軸承最小油膜厚度軸承最小油膜厚度軸承最小油膜厚度 h hminmin為保證軸承能正常工作，要通過驗算來保證為保證軸承能正常工作，要通過驗算來保證 hminh=k（Rz1+Rz2）。其中，）。其中，h 為許用油膜厚度；為許用油膜厚度；k為安全系數(shù)，一般取為安全系數(shù)，一般取k=23；Rz1、Rz2分別為軸頸、軸瓦表面的粗糙度值。分別為軸頸、軸瓦表面的粗糙度值。(3)潤滑油的粘度 潤滑油的粘度常取為3545(最高不超過50)，一般控制75。(6)軸承平均壓強p 軸承平均壓強p的選擇主要取決于機器類型與軸承材料。通常，平均壓強p取得大一些，能縮小軸承尺寸，并能使運轉(zhuǎn)平穩(wěn)；但過大時會使油膜變薄，從而提高了對潤滑油性能和對軸承加工及安裝質(zhì)量的要求，并易于損壞軸承工作表面；平均壓強p過小會加大軸承尺寸，且在高速下還可能因偏心率很小，使軸承工作的穩(wěn)定性變壞。軸承工作時，軸承工作時，油膜各處的溫度油膜各處的溫度是不同的，通常認為是不同的，通常認為軸承溫度軸承溫度等等于于油膜的平均溫度油膜的平均溫度 tm。(5)(5)軸承溫度軸承溫度軸承溫度軸承溫度一般平均溫度一般平均溫度 tm 介于進油溫度介于進油溫度 ti 和出油溫度和出油溫度 tc 之間。故取軸承之間。故取軸承溫度溫度 tm=ti+k t，通常取系數(shù)，通常取系數(shù) k=0.8，ti 常取為常取為3545（最高不（最高不超過超過50），一般控制），一般控制 tm75。(6)(6)軸承平均壓強軸承平均壓強軸承平均壓強軸承平均壓強 p p 軸承平均壓強軸承平均壓強 p的選擇的選擇主要取決于主要取決于機器類型機器類型與與軸承材料軸承材料。通常，。通常，平均壓強平均壓強 p 取得大一些取得大一些，能縮小軸承尺寸，并能使運轉(zhuǎn)平穩(wěn)；但過，能縮小軸承尺寸，并能使運轉(zhuǎn)平穩(wěn)；但過大時會使油膜變薄，從而提高了對潤滑油性能和對軸承加工及安裝大時會使油膜變薄，從而提高了對潤滑油性能和對軸承加工及安裝質(zhì)量的要求，并易于損壞軸承工作表面；質(zhì)量的要求，并易于損壞軸承工作表面；平均壓強平均壓強 p過小過小會加大軸承會加大軸承尺寸，且在高速下還可能因偏心率很小，使軸承工作的穩(wěn)定性變壞。尺寸，且在高速下還可能因偏心率很小，使軸承工作的穩(wěn)定性變壞。(1)(1)對軸承材料性能的要求對軸承材料性能的要求對軸承材料性能的要求對軸承材料性能的要求軸瓦軸瓦和和軸承襯軸承襯的材料統(tǒng)稱為的材料統(tǒng)稱為軸承材料軸承材料?；瑒虞S承的主要失效形式滑動軸承的主要失效形式是是磨損磨損和和膠合膠合（或稱（或稱燒瓦燒瓦），由于），由于強強度不足度不足而出現(xiàn)的疲勞損壞和由于而出現(xiàn)的疲勞損壞和由于工藝原因工藝原因而出現(xiàn)的軸承襯脫落等現(xiàn)而出現(xiàn)的軸承襯脫落等現(xiàn)象也時有發(fā)生。因此，對象也時有發(fā)生。因此，對軸承材料性能的要求軸承材料性能的要求是：是：足夠的強度足夠的強度。良好的減摩性良好的減摩性、耐磨性耐磨性、耐蝕性和抗膠合性耐蝕性和抗膠合性。所謂所謂減摩性減摩性是指材料具有較低的摩擦阻力的性質(zhì)。是指材料具有較低的摩擦阻力的性質(zhì)。所謂所謂耐磨性耐磨性是指材料抵抗磨料磨損和膠合磨損的性質(zhì)。是指材料抵抗磨料磨損和膠合磨損的性質(zhì)。良好的適應性良好的適應性、包括順應性包括順應性、嵌入性和磨合性嵌入性和磨合性。所謂所謂順應性順應性是指軸承材料依靠表面的彈塑性變形補償對中誤是指軸承材料依靠表面的彈塑性變形補償對中誤差和順應其它幾何誤差的能力。差和順應其它幾何誤差的能力。7)7)滑動軸承的材料滑動軸承的材料滑動軸承的材料滑動軸承的材料所謂所謂嵌入性嵌入性是指軸承材料嵌藏污物和外來微粒以減輕刮傷或磨料是指軸承材料嵌藏污物和外來微粒以減輕刮傷或磨料磨損軸頸的能力。磨損軸頸的能力。所謂所謂磨合性磨合性是指軸承材料經(jīng)短期輕載運轉(zhuǎn)后能減小表面粗糙度而是指軸承材料經(jīng)短期輕載運轉(zhuǎn)后能減小表面粗糙度而使軸瓦表面和軸頸表面相互吻合的性質(zhì)。使軸瓦表面和軸頸表面相互吻合的性質(zhì)。良好的導熱性良好的導熱性，熱膨脹系數(shù)小熱膨脹系數(shù)小。良好的加工工藝性良好的加工工藝性。設計時應按設計時應按軸承的具體情況軸承的具體情況及及經(jīng)濟性原則經(jīng)濟性原則綜合考慮，針對其主要綜合考慮，針對其主要的要求去選用適宜的軸承材料。的要求去選用適宜的軸承材料。(2)(2)滑動軸承的常用材料滑動軸承的常用材料滑動軸承的常用材料滑動軸承的常用材料 滑動軸承材料滑動軸承材料可分為可分為三大類三大類：1)金屬材料金屬材料：如軸承合金、青銅、鋁基合金、鋅基合金、減摩鑄：如軸承合金、青銅、鋁基合金、鋅基合金、減摩鑄鐵等；鐵等；2)粉末冶金材料粉末冶金材料：如含油軸承；：如含油軸承；3)非金屬材料非金屬材料：如塑料、橡膠、硬木等。：如塑料、橡膠、硬木等。這些這些滑動軸承常用材料的型號滑動軸承常用材料的型號、性能性能及及應用應用詳見詳見11.311.3節(jié)節(jié)節(jié)節(jié)。1.1.潤滑油潤滑油潤滑油潤滑油在工業(yè)機器設備中，廣泛使用著各種在工業(yè)機器設備中，廣泛使用著各種潤滑油潤滑油。其目的其目的是通過它來是通過它來降低兩摩擦表面的摩擦、磨損和傳遞摩擦產(chǎn)生的熱量，從而降低表面降低兩摩擦表面的摩擦、磨損和傳遞摩擦產(chǎn)生的熱量，從而降低表面溫度。溫度。不同的工況、不同的機械設備應采用不同的工況、不同的機械設備應采用不同型號的潤滑油不同型號的潤滑油。工業(yè)潤滑油工業(yè)潤滑油通常由通常由基礎(chǔ)油基礎(chǔ)油和和添加劑添加劑組成。組成?；A(chǔ)油基礎(chǔ)油分為分為礦物油礦物油（97）及）及合成油（合成油（3）兩大類。）兩大類。11.4.3 潤滑材料潤滑材料潤滑材料潤滑材料是用來降低摩擦副表面的摩擦、磨損或表面損傷的材料是用來降低摩擦副表面的摩擦、磨損或表面損傷的材料或介質(zhì)?；蚪橘|(zhì)。常用的潤滑材料常用的潤滑材料有有液體液體、固體固體、半固體半固體和和氣體氣體等幾類。它們分別等幾類。它們分別以以流體潤滑膜流體潤滑膜、吸附膜吸附膜、化學反應膜化學反應膜和粘附在摩擦副表面上的和粘附在摩擦副表面上的固體膜固體膜或或涂層涂層起潤滑作用。起潤滑作用。粘度粘度粘度粘度：是液體潤滑劑抵抗變形的能力，它標志著液體的內(nèi)摩擦阻是液體潤滑劑抵抗變形的能力，它標志著液體的內(nèi)摩擦阻力的大小。力的大小。潤滑油的粘度潤滑油的粘度是選用潤滑油時確定是選用潤滑油時確定油牌號的主要依據(jù)油牌號的主要依據(jù)。油性油性油性油性：是潤滑油在邊界摩擦時，所形成的潤滑油膜對摩擦表面是潤滑油在邊界摩擦時，所形成的潤滑油膜對摩擦表面的的吸附性能吸附性能。潤滑油的油性潤滑油的油性取決于潤滑油的化學組織，通常動植物油的油性比取決于潤滑油的化學組織，通常動植物油的油性比礦物油的油性要好。在相同條件下，油性好的潤滑油其潤滑效果較好。礦物油的油性要好。在相同條件下，油性好的潤滑油其潤滑效果較好。閃點閃點閃點閃點：當油在標準儀器中加熱所蒸發(fā)出的油氣，一遇火焰即能當油在標準儀器中加熱所蒸發(fā)出的油氣，一遇火焰即能發(fā)出閃光的最低溫度發(fā)出閃光的最低溫度，稱為，稱為油的閃點油的閃點。這是衡量油的易燃性的一種尺。這是衡量油的易燃性的一種尺度，對在高溫下工作的機器，它是度，對在高溫下工作的機器，它是潤滑油潤滑油的一個十分重要的指標。的一個十分重要的指標。凝點凝點凝點凝點：是指潤滑油在規(guī)定條件下，不能再自由流動時所達到的是指潤滑油在規(guī)定條件下，不能再自由流動時所達到的最高溫度。它是潤滑油在最高溫度。它是潤滑油在低溫下工作低溫下工作的一個重要指標。直接影響到機的一個重要指標。直接影響到機器在低溫下的起動性能和磨損情況。器在低溫下的起動性能和磨損情況。(1)潤滑油的幾種主要性能指標潤滑油的幾種主要性能指標為了保證不同機械設備的為了保證不同機械設備的良好潤滑性能良好潤滑性能，工業(yè)生產(chǎn)的，工業(yè)生產(chǎn)的潤滑油種類潤滑油種類很多，現(xiàn)介紹其很多，現(xiàn)介紹其最主要幾類最主要幾類如下：如下：發(fā)動機潤滑油發(fā)動機潤滑油發(fā)動機潤滑油發(fā)動機潤滑油。主要用來對發(fā)動機的三大摩擦副：即氣缸主要用來對發(fā)動機的三大摩擦副：即氣缸-活活塞及活塞環(huán)、曲軸軸頸塞及活塞環(huán)、曲軸軸頸-軸承、凸輪軸承、凸輪-挺桿進行潤滑。挺桿進行潤滑。齒輪潤滑油齒輪潤滑油齒輪潤滑油齒輪潤滑油。主要用于齒輪傳動工作時齒面間的潤滑與冷卻。主要用于齒輪傳動工作時齒面間的潤滑與冷卻。液壓油液壓油液壓油液壓油。液壓油的主要作用是傳遞液壓能，其次是潤滑、冷卻、液壓油的主要作用是傳遞液壓能，其次是潤滑、冷卻、防銹、減震等作用。液壓油應具有良好的濕粘特性、潤滑性、抗氧安防銹、減震等作用。液壓油應具有良好的濕粘特性、潤滑性、抗氧安定性、抗乳化性、抗泡性、防銹性、防火性以及較高的清潔性。原國定性、抗乳化性、抗泡性、防銹性、防火性以及較高的清潔性。原國標標GB2512-81將液壓油分為兩大類系統(tǒng)：液壓系統(tǒng)和液力系統(tǒng)。將液壓油分為兩大類系統(tǒng)：液壓系統(tǒng)和液力系統(tǒng)。(2)工業(yè)潤滑油的種類工業(yè)潤滑油的種類汽輪機潤滑油汽輪機潤滑油汽輪機潤滑油汽輪機潤滑油。汽輪機潤滑油主要用于蒸汽渦輪機、燃氣輪機、汽輪機潤滑油主要用于蒸汽渦輪機、燃氣輪機、水力渦輪機及發(fā)電機的軸承潤滑及冷卻。水力渦輪機及發(fā)電機的軸承潤滑及冷卻。汽缸潤滑油汽缸潤滑油汽缸潤滑油汽缸潤滑油。氣缸潤滑油用于往復式蒸氣軌、蒸汽往復泵、蒸氣缸潤滑油用于往復式蒸氣軌、蒸汽往復泵、蒸汽錘等直接與蒸汽接觸時，主要潤滑汽缸、活塞、配汽機構(gòu)等摩擦副汽錘等直接與蒸汽接觸時，主要潤滑汽缸、活塞、配汽機構(gòu)等摩擦副零件表面。汽缸油可分為飽合汽缸油和過熱汽缸油等兩大類多規(guī)格。零件表面。汽缸油可分為飽合汽缸油和過熱汽缸油等兩大類多規(guī)格。壓縮機潤滑油壓縮機潤滑油壓縮機潤滑油壓縮機潤滑油。壓縮機潤滑油用于潤滑、密封、冷卻氣體壓縮壓縮機潤滑油用于潤滑、密封、冷卻氣體壓縮機的運動部件。壓縮機油又分為活塞式（往復式）壓縮機潤滑油和回機的運動部件。壓縮機油又分為活塞式（往復式）壓縮機潤滑油和回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)式(透平透平)壓縮機潤滑油兩大系列多種規(guī)格。壓縮機潤滑油兩大系列多種規(guī)格。冷凍機潤滑油冷凍機潤滑油冷凍機潤滑油冷凍機潤滑油。冷凍機潤滑油主要是用來潤滑冷凍機的壓縮機。冷凍機潤滑油主要是用來潤滑冷凍機的壓縮機。冷凍機潤滑油應具有良好的低溫性能，具有較低的凝點，同時也應具冷凍機潤滑油應具有良好的低溫性能，具有較低的凝點，同時也應具有適當?shù)恼扯纫约傲己玫幕瘜W安定性。冷凍機潤滑油不能隨意用其它有適當?shù)恼扯纫约傲己玫幕瘜W安定性。冷凍機潤滑油不能隨意用其它潤滑油代替。潤滑油代替。機械油機械油機械油機械油。機械油通常用于工作溫度在機械油通常用于工作溫度在5060以下的普通機械的以下的普通機械的潤滑。潤滑。常用常用潤滑油的牌號潤滑油的牌號、性質(zhì)性質(zhì)及其及其用途用途見見表表11-10。表表11-10 常用潤滑油的性質(zhì)及用途常用潤滑油的性質(zhì)及用途潤滑脂潤滑脂是在是在潤滑油潤滑油中加入中加入稠化劑稠化劑所制成的所制成的半固體膠性物質(zhì)半固體膠性物質(zhì)。常用。常用的的稠化劑稠化劑是是脂肪酸金屬皂脂肪酸金屬皂。皂中所含的。皂中所含的基礎(chǔ)金屬基礎(chǔ)金屬為鈣、鋰、鈉、鋇或為鈣、鋰、鈉、鋇或鋁，相應地稱它們?yōu)殇X，相應地稱它們?yōu)殁}基皂鈣基皂、鋰基皂鋰基皂等。為了改善和提高等。為了改善和提高潤滑脂的性潤滑脂的性能指標能指標，還可根據(jù)需要添加，還可根據(jù)需要添加各種添加劑各種添加劑。潤滑脂的主要性能指標潤滑脂的主要性能指標如下。如下。滴點滴點滴點滴點。滴點滴點是表示潤滑脂由膠態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的是表示潤滑脂由膠態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的溫度溫度，是潤滑脂的，是潤滑脂的耐熱性指標。滴點越高，耐熱性就越好，潤滑脂允許的潤滑脂也越高。耐熱性指標。滴點越高，耐熱性就越好，潤滑脂允許的潤滑脂也越高。一般取潤滑脂的潤滑脂低于該脂的滴點一般取潤滑脂的潤滑脂低于該脂的滴點2030。潤滑脂的滴點潤滑脂的滴點主要取決于稠化劑的種類和含量。主要取決于稠化劑的種類和含量。稠度稠度稠度稠度。稠度稠度是用來表示潤滑脂的是用來表示潤滑脂的軟硬度軟硬度，亦即反映潤滑脂在外，亦即反映潤滑脂在外力作用下變形的程度，變形程度大表示脂軟，反之則硬。力作用下變形的程度，變形程度大表示脂軟，反之則硬。潤滑脂的稠潤滑脂的稠度度相當于相當于潤滑油的粘度潤滑油的粘度。衡量衡量稠度的指標稠度的指標是用是用針入度值針入度值，即采用，即采用針入度計針入度計來測定。來測定。2.2.潤滑脂潤滑脂潤滑脂潤滑脂(1)潤滑脂的幾種主要性能指標潤滑脂的幾種主要性能指標機械安定性機械安定性機械安定性機械安定性。機械安定性機械安定性是指潤滑脂在使用中抵抗機械破壞的是指潤滑脂在使用中抵抗機械破壞的能力能力。測定潤滑脂的機械安定性的方法測定潤滑脂的機械安定性的方法常采用常采用滾筒試驗法滾筒試驗法。該法該法是采用是采用針入度計針入度計測定潤滑脂在進入滾筒試驗前后的針入度值之差來表示脂的測定潤滑脂在進入滾筒試驗前后的針入度值之差來表示脂的機械安定性機械安定性。(2)潤滑脂的選用潤滑脂的選用常用常用潤滑脂的牌號潤滑脂的牌號、性質(zhì)性質(zhì)及其及其用途用途見見表表11-11。表表11-11 常用潤滑脂的主要性質(zhì)和其用途常用潤滑脂的主要性質(zhì)和其用途固體潤滑劑固體潤滑劑是指在是指在摩擦副表面間摩擦副表面間用用固體粉狀固體粉狀、薄膜薄膜或或復合材料復合材料代替代替潤滑油脂潤滑油脂進行潤滑，以達到減少表面間摩擦、磨損的目的。進行潤滑，以達到減少表面間摩擦、磨損的目的。目前，常用的目前，常用的固體潤滑劑的主要種類固體潤滑劑的主要種類有有:(1)(1)層狀晶體結(jié)構(gòu)物質(zhì)層狀晶體結(jié)構(gòu)物質(zhì)層狀晶體結(jié)構(gòu)物質(zhì)層狀晶體結(jié)構(gòu)物質(zhì)，如石墨、二硫化鉬、氮化硼等；，如石墨、二硫化鉬、氮化硼等；(2)(2)非層狀無機物非層狀無機物非層狀無機物非層狀無機物，如氧化鉛等；，如氧化鉛等；(3)(3)金屬薄膜金屬薄膜金屬薄膜金屬薄膜，如將鉛、錫、鋅等低熔點軟金屬作成干膜潤滑；，如將鉛、錫、鋅等低熔點軟金屬作成干膜潤滑；(4)(4)塑料塑料塑料塑料，如聚四氟乙烯、尼龍等；，如聚四氟乙烯、尼龍等；(5)(5)合成膜合成膜合成膜合成膜或或或或化合膜化合膜化合膜化合膜等等。幾種常用幾種常用固體潤滑劑的特點固體潤滑劑的特點及及應用應用見見表表11-12。3.3.固體潤滑劑固體潤滑劑固體潤滑劑固體潤滑劑表表11-12 幾種常用固體潤滑劑的特點及應用幾種常用固體潤滑劑的特點及應用正確地選用正確地選用潤滑方式潤滑方式和和潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)對保證潤滑劑的輸送、分配、調(diào)節(jié)對保證潤滑劑的輸送、分配、調(diào)節(jié)和檢查，以及對提高和檢查，以及對提高機械設備的工作性能機械設備的工作性能和和使用壽命使用壽命起著重要的作用。起著重要的作用。1.1.潤滑方式潤滑方式潤滑方式潤滑方式機械設備中常用的機械設備中常用的潤滑方式潤滑方式及及裝置裝置有如下幾種：有如下幾種：(1)1)手工加油手工加油手工加油手工加油（或脂或脂或脂或脂）潤滑潤滑潤滑潤滑。(2)(2)滴油潤滑滴油潤滑滴油潤滑滴油潤滑。該潤滑方式該潤滑方式是利用油的自重向潤滑部位滴油進行是利用油的自重向潤滑部位滴油進行潤滑，主要用于滑動及滾動軸承、齒輪、鏈條及滑動導軌上。潤滑，主要用于滑動及滾動軸承、齒輪、鏈條及滑動導軌上。常用的滴油潤滑裝置是針閥滴油油杯。常用的滴油潤滑裝置是針閥滴油油杯。(3)(3)飛濺飛濺飛濺飛濺（油池油池油池油池）潤滑潤滑潤滑潤滑。該潤滑方式主要用在閉式齒輪傳動及曲該潤滑方式主要用在閉式齒輪傳動及曲軸軸承等處。它依靠旋轉(zhuǎn)的機件或附加在軸上的甩油盤、甩油片等，軸軸承等處。它依靠旋轉(zhuǎn)的機件或附加在軸上的甩油盤、甩油片等，將油池中的油濺散或帶到潤滑部位。將油池中的油濺散或帶到潤滑部位。該潤滑方式只能用于封閉的機構(gòu)。該潤滑方式只能用于封閉的機構(gòu)。11.4.3 潤滑系統(tǒng)設計潤滑系統(tǒng)設計(4)(4)油環(huán)或油鏈潤滑油環(huán)或油鏈潤滑油環(huán)或油鏈潤滑油環(huán)或油鏈潤滑。這種潤滑方式只能用于水平安裝的軸，如這種潤滑方式只能用于水平安裝的軸，如機床、電機、風扇等的主軸軸承的潤滑。它依靠套在軸上的油環(huán)油鏈機床、電機、風扇等的主軸軸承的潤滑。它依靠套在軸上的油環(huán)油鏈將油從油池中帶到潤滑部位。將油從油池中帶到潤滑部位。(5)(5)油繩、油墊潤滑油繩、油墊潤滑油繩、油墊潤滑油繩、油墊潤滑。(6)(6)機械強制送油潤滑機械強制送油潤滑機械強制送油潤滑機械強制送油潤滑。這種潤滑方式這種潤滑方式主要用于機床、鍛壓設備主要用于機床、鍛壓設備和一些內(nèi)燃機、蒸汽機的主軸承上。它是利用裝在油池上的小型柱塞和一些內(nèi)燃機、蒸汽機的主軸承上。它是利用裝在油池上的小型柱塞泵通過機械或電機的帶動，從油池中的把油壓向潤滑點。泵通過機械或電機的帶動，從油池中的把油壓向潤滑點。(7)(7)油霧潤滑油霧潤滑油霧潤滑油霧潤滑。這種潤滑方式這種潤滑方式主要用在高速滾動軸承及密閉的齒主要用在高速滾動軸承及密閉的齒輪、鏈條等部件上。油霧潤滑的原理是利用壓縮空氣通過噴嘴把潤滑輪、鏈條等部件上。油霧潤滑的原理是利用壓縮空氣通過噴嘴把潤滑油噴出，將其霧化后再送入摩擦副表面，并讓其在飽和狀態(tài)下析出，油噴出，將其霧化后再送入摩擦副表面，并讓其在飽和狀態(tài)下析出，使摩擦表面上粘附一薄層油膜而起潤滑作用。使摩擦表面上粘附一薄層油膜而起潤滑作用。(8)(8)集中潤滑集中潤滑集中潤滑集中潤滑。(9)(9)壓力循環(huán)潤滑壓力循環(huán)潤滑壓力循環(huán)潤滑壓力循環(huán)潤滑。對于對于滑動軸承滑動軸承，可依據(jù)，可依據(jù)如下經(jīng)驗公式如下經(jīng)驗公式來選擇來選擇潤滑方式潤滑方式潤滑方式潤滑方式：(11-35)式中，式中，K 為平均載荷系數(shù)；為平均載荷系數(shù)；pm 為軸頸上的平均壓強，為軸頸上的平均壓強，N/mm2；F 為軸承載荷，為軸承載荷，N；D 為軸承直徑，為軸承直徑，mm；B 為軸承寬度，為軸承寬度，mm；v 為軸頸圓周線速度，為軸頸圓周線速度，m/s。當當 K2時，采用時，采用潤滑脂潤滑潤滑脂潤滑；當當 K216時，采用時，采用滴油潤滑滴油潤滑，可用針閥油杯供油；，可用針閥油杯供油；當當 K1632時，采用時，采用油環(huán)等連續(xù)供油潤滑油環(huán)等連續(xù)供油潤滑；當當 K32時，應采用時，應采用壓力循環(huán)潤滑壓力循環(huán)潤滑。潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)可分為可分為以下幾種以下幾種:(1)(1)循環(huán)潤滑系統(tǒng)循環(huán)潤滑系統(tǒng)循環(huán)潤滑系統(tǒng)循環(huán)潤滑系統(tǒng)；(2)(2)集中潤滑系統(tǒng)集中潤滑系統(tǒng)集中潤滑系統(tǒng)集中潤滑系統(tǒng)；(3)(3)噴霧潤滑系統(tǒng)噴霧潤滑系統(tǒng)噴霧潤滑系統(tǒng)噴霧潤滑系統(tǒng)；(4)(4)浸油與飛濺潤滑系統(tǒng)浸油與飛濺潤滑系統(tǒng)浸油與飛濺潤滑系統(tǒng)浸油與飛濺潤滑系統(tǒng)；(5)(5)油和脂的消耗系統(tǒng)油和脂的消耗系統(tǒng)油和脂的消耗系統(tǒng)油和脂的消耗系統(tǒng)等。等。對于對于油霧潤滑油霧潤滑、集中潤滑集中潤滑、循環(huán)潤滑循環(huán)潤滑都要通過都要通過潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)來實現(xiàn)對來實現(xiàn)對潤滑劑潤滑劑的輸配、調(diào)節(jié)、冷卻、凈化和檢查等。的輸配、調(diào)節(jié)、冷卻、凈化和檢查等。設計潤滑系統(tǒng)設計潤滑系統(tǒng)時，時，首先首先首先首先應對機械設備各部分的潤滑要求作全面分應對機械設備各部分的潤滑要求作全面分析，盡量減少潤滑油和潤滑裝置的析，盡量減少潤滑油和潤滑裝置的類別類別，在保證主要部件的良好潤滑，在保證主要部件的良好潤滑條件下，兼顧其它潤滑點的潤滑。條件下，兼顧其它潤滑點的潤滑。其次其次其次其次，應使，應使?jié)櫥瑒櫥瑒┑墓┙o連續(xù)、均的供給連續(xù)、均勻及油量充足。勻及油量充足。此外此外此外此外，應使?jié)櫥到y(tǒng)供給的潤滑油，應使?jié)櫥到y(tǒng)供給的潤滑油保持清潔保持清潔，以免潤，以免潤滑油中微屑損失摩擦副表面。為此，除加強系統(tǒng)本身的滑油中微屑損失摩擦副表面。為此，除加強系統(tǒng)本身的密封密封，防止微，防止微屑進入外，還可加入屑進入外，還可加入過濾裝置過濾裝置。2.2.潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)使用的使用的基本裝置基本裝置如下：如下：1)1)油箱油箱油箱油箱。在在潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)中，中，油箱油箱用以儲存全部潤滑油，散熱、冷卻用以儲存全部潤滑油，散熱、冷卻潤滑油，沉淀油中雜質(zhì)、水分和分離油中所含氣泡。潤滑油，沉淀油中雜質(zhì)、水分和分離油中所含氣泡。油箱的形狀油箱的形狀和和容量容量應根據(jù)應根據(jù)使用要求使用要求來決定。通常油箱應容納每分來決定。通常油箱應容納每分鐘通過潤滑系統(tǒng)油量的鐘通過潤滑系統(tǒng)油量的37倍；大型機械的潤滑系統(tǒng)有時取倍；大型機械的潤滑系統(tǒng)有時取1020倍；倍；對于精密機械的潤滑系統(tǒng)甚至取對于精密機械的潤滑系統(tǒng)甚至取50倍。倍。2)油泵油泵油泵油泵。油泵油泵在潤滑系統(tǒng)中起將潤滑油在潤滑系統(tǒng)中起將潤滑油壓輸壓輸?shù)礁鳚櫥课坏淖饔谩５礁鳚櫥课坏淖饔?。油泵的選擇油泵的選擇應根據(jù)潤滑系統(tǒng)所需油壓、流量、潤滑油性質(zhì)、工作溫度應根據(jù)潤滑系統(tǒng)所需油壓、流量、潤滑油性質(zhì)、工作溫度和使用環(huán)境等條件來確定。和使用環(huán)境等條件來確定。3)3)油管油管油管油管。4)過濾裝置過濾裝置。機械設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)機械設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)是現(xiàn)代設備管理及設備維修是現(xiàn)代設備管理及設備維修的的新技術(shù)新技術(shù)。該技術(shù)的實施與應用該技術(shù)的實施與應用不僅能保證機械設備不僅能保證機械設備正常運行正常運行，降，降低設備的低設備的故障發(fā)生率故障發(fā)生率，而且還能極大地提高，而且還能極大地提高設備的可靠性設備的可靠性和和利用率利用率，降低降低設備的維修費用設備的維修費用。因此，。因此，該技術(shù)該技術(shù)具有十分重要的經(jīng)濟和技術(shù)意具有十分重要的經(jīng)濟和技術(shù)意義。義。在在機械設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)機械設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)中，目前可分中，目前可分功能性監(jiān)測功能性監(jiān)測診斷技術(shù)診斷技術(shù)、振動與噪聲監(jiān)測診斷技術(shù)振動與噪聲監(jiān)測診斷技術(shù)和和潤滑油油液監(jiān)測診斷技術(shù)潤滑油油液監(jiān)測診斷技術(shù)等。等。其中，其中，機器潤滑油油液分析診斷技術(shù)機器潤滑油油液分析診斷技術(shù)機器潤滑油油液分析診斷技術(shù)機器潤滑油油液分析診斷技術(shù)是國際上近是國際上近30年迅速發(fā)展起來年迅速發(fā)展起來的用于機械設備狀態(tài)監(jiān)測的新技術(shù)。尤其在發(fā)動機、齒輪傳動、軸的用于機械設備狀態(tài)監(jiān)測的新技術(shù)。尤其在發(fā)動機、齒輪傳動、軸承系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等諸方面，該技術(shù)取得了顯著的效益，獲得了廣承系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等諸方面，該技術(shù)取得了顯著的效益，獲得了廣泛的應用。泛的應用。11.5 摩擦學系統(tǒng)的監(jiān)測與診斷技術(shù)摩擦學系統(tǒng)的監(jiān)測與診斷技術(shù)表表11-13 油液分析診斷技術(shù)的應用油液分析診斷技術(shù)的應用目前，在工業(yè)技術(shù)發(fā)達的國家中，目前，在工業(yè)技術(shù)發(fā)達的國家中，油液分析診斷技術(shù)油液分析診斷技術(shù)正在或已經(jīng)成正在或已經(jīng)成為機械設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的不可缺少的方法之一，并占有十分重為機械設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的不可缺少的方法之一，并占有十分重要的地位，其要的地位，其