单元1 机械润滑与密封（课件）《机械基础》上好课（苏教版·凤凰职教）

《机械基础》（苏教版·凤凰职教） 上好课—中职专业课 模块六 机械润滑密封与安全防护 单元1 机械润滑与密封 教学目标 知识目标 1. 掌握机械摩擦的四种类型、磨损的三个阶段及四类磨损形式的核心特点与区别； 2. 熟记润滑剂的分类、各类润滑油与润滑脂的性能指标、适用场景及选用原则； 能力 目标 1. 能够根据机械设备的载荷、转速、温度等工况条件，正确选用润滑剂和润滑方式； 2. 能够识别机械常见磨损类型、判断设备润滑密封故障问题； 情感 目标 1. 培养严谨细致的机械岗位工作态度，树立规范操作、科学维保的职业理念； 2. 培养小组协作探究、互助学习的团队意识，养成勤于观察、善于总结的学习习惯。 教学引入 为什么机器需要润滑？ 思考： 为什么新机床跑一段时间后要换油？ 为什么汽车行驶5000公里要换机油？ 为什么不润滑的轴承很快就烧坏？ 核心问题： 机器运转时，运动副之间必然存在 摩擦，摩擦导致磨损， 而润滑就是减少摩擦、控制磨损的关键手段。 教学引入 日常骑行中，我们为什么要定期给自行车链条上润滑油？ 防止金属部件锈蚀 油膜能有效隔绝链条金属与空气、水分的直接接触，阻断氧 化反应发生，避免零件生锈损坏，延长使用寿命。 减小摩擦，骑行更省力 润滑油填补了链条与齿轮间的微小缝隙，将干摩擦转变为液 体摩擦，降低运转阻力，让踩踏更加轻盈顺畅。 缓冲振动，降低运转噪⾳ 油膜起到缓冲作用，减少了金属部件之间的直接撞击与振 动，有效消除骑行时链条发出的“沙沙”摩擦异响。 知识讲授：什么是摩擦和摩擦副？ 摩擦定义： 两物体接触区产生阻碍运动 并消耗能量的现象。 摩擦副： 互相摩擦的一对物体称为摩擦副。 摩擦的利与弊： 多数情况下摩擦有害——磨损零件、消耗功率、降低效率。 但某些场合需要利用摩擦： · 带传动靠摩擦力传递动力 · 摩擦制动器靠摩擦实现制动 知识讲授：摩擦的分类方式 分类依据 类别 说明 按运动状态 静摩擦、动摩擦 运动前为静摩擦，运动后为动摩擦 按运动形式 滑动摩擦、滚动摩擦 接触面相对滑动为滑动，滚动体为滚动 按表面润滑状态 四种摩擦状态 干摩擦、液体摩擦、边界摩擦、混合摩擦 知识讲授：四种摩擦状态 干摩擦：不加润滑剂的摩擦 · 磨损大、功耗大 · 摩擦因数大（0.1~0.5） · 仅用于需要摩擦力的场合 （如带传动、摩擦制动器） 液体摩擦：润滑膜完全隔开两表面 · 几乎无磨损，理想润滑状态 · 摩擦因数很小（0.001~0.01） · 两表面不直接接触 · 是最理想的摩擦状态 知识讲授：四种摩擦状态 边界摩擦：表面吸附极薄润滑膜 · 介于干摩擦与液体摩擦之间 · 油膜容易破裂，会产生磨损 · 但优于干摩擦 · 靠油性极压添加剂维持 混合摩擦：同时存在两种以上摩擦状态 · 少量表面直接接触 · 磨损优于边界摩擦 · 但差于液体摩擦 · 实际机械中最常见 知识讲授：四种摩擦状态对比总结 状态 表面接触 磨损程度 摩擦因数 应用场合 干摩擦 完全直接接触 严重磨损 大(0.1~0.5) 带传动、制动器 边界摩擦 薄吸附膜 有磨损 中(0.05~0.1) 低速重载边界润滑 混合摩擦 部分接触 少量磨损 较小 实际机械最常见 液体摩擦 油膜完全隔开 几乎无磨损 极小(0.001~0.01) 高速精密轴承 规律：载荷、速度、润滑剂黏度改变时，四种摩擦状态之间可以互相转化 知识讲授：什么是机械磨损？ 磨损定义： 运动副之间因摩擦造成零件表面材料逐步损失的现象，称为磨损。 学习要点： · 磨损是摩擦的必然结果，不可完全避免，但可以控制 · 磨损会导致零件尺寸变化、间隙增大、精度下降 · 严重磨损会导致机器振动、噪声增大、甚至事故 · 研究磨损规律，目的在于延长机件使用寿命 知识讲授：磨损三阶段曲线 三个阶段： ① 磨合阶段(O-a) 新零件表面凹凸不平，初期磨损快 ② 稳定磨损阶段(a-b) 磨损平稳缓慢，时长代表使用寿命 ③ 剧烈磨损阶段(b-c) 间隙变大、冲击振动，零件报废 知识讲授：磨合阶段与稳定磨损阶段 ① 磨合阶段(O-a) · 新零件表面凹凸不平 · 初期磨损速度快 · 磨合后表面逐渐平整 注意： 磨合结束后应： · 清洗零件 · 更换润滑油 · 否则会直接进入剧烈磨损 ② 稳定磨损阶段(a-b) · 磨损平稳、缓慢 · 是机器正常工作阶段 关键概念： 该阶段的时长 代表机件的使用寿命 合理润滑可延长此阶段 知识讲授：剧烈磨损阶段(b-c)：零件失效 现象：随着磨损积累，零件间隙增大，出现冲击、振动和发热。 后果：磨损速度急剧加快，零件很快失效报废。 警示：如果磨合期速度、压强太大、润滑不良， 新零件会直接从磨合阶段跳到剧烈磨损阶段， 导致零件快速损坏！ 正确做法：新机或大修后必须按规程低速、轻载磨合， 磨合结束后清洗换油，再逐步加载加速。 知识讲授：四类磨损机理（一） 磨粒磨损： 外界硬质颗粒或表面硬凸起刮擦切削表面 · 原因：硬质颗粒进入摩擦面 · 减轻：改善润滑、加强密封、提高表面质量 黏着磨损： 表面黏附，材料从一表面转移到另一表面 · 形式：轻微磨损、涂抹、划伤、咬黏 · 例：活塞与气缸壁咬黏 · 减轻：合理配对材料、加极压添加剂 知识讲授：四类磨损机理（二） 疲劳磨损（点蚀）： 循环交变应力使表层产生疲劳裂纹，剥落碎屑 · 表现：表面出现麻点、点蚀 · 常见：齿轮齿面、滚动轴承 · 改善：选高硬度材料、加极压添加剂 腐蚀磨损： 摩擦同时发生化学/电化学腐蚀 · 氧化层被磨掉，新表面又氧化 · 无摩擦时腐蚀也会发生 · 常见：铸铁件、泵类、柴油机缸套 知识讲授： 知识讲授:润滑系统管理 知识讲授：润滑剂的分类 按状态分类： 固体润滑剂 · 气体润滑剂 液体润滑剂 · 半固体润滑剂 常用两大类： 润滑油（液态） · 矿物油：产量大、价格低、使用最广 · 合成油：性能好、价格贵，用于航空航天 润滑脂（半固体膏状） · 润滑油加稠化剂制成的膏状物 知识讲授：润滑油主要性能指标（上） 指标 含义 要点 黏度 润滑油流动时内摩擦阻力的大小 选用润滑油最重要指标；温度升高黏度下降 油性 润滑油吸附金属表面的性能 吸附能力越强，油性越好 极压性 重负荷下形成抗压润滑油膜的能力 重载低速设备选极压性好的油 知识讲授：润滑油主要性能指标（下） 指标 含义 要点 闪点 润滑油蒸气遇明火闪燃的最低温度 安全指标；工作温度必须低于闪点 倾点 润滑油能够流动的最低温度 低温环境选倾点低的油 密度/色度 物理性能指标；色度反映精制程度 加添加剂后色度参考意义下降 知识讲授：润滑脂的分类与特点 润滑脂 = 润滑油 + 稠化剂（膏状），按皂基分类： · 钠基脂：耐热好(≤110℃)，不耐水；干燥环境轴承 · 钙基脂：抗水性好，耐热差；普通工农业设备 · 钙钠基脂：兼顾两者；潮湿环境；不适合低温 · 通用锂基脂：多用途，-20~120℃；广泛各类轴承 · 极压锂基脂：重载设备用 · 复合铝基脂：耐高温，称"万能润滑脂"；高温设备 知识讲授：润滑油选用三要素 ① 工作载荷 重载、冲击载荷 → 选黏度大的油 轻载 → 选黏度小的油 ② 工作速度 转速高 → 选黏度低的油 （减少内部发热） 低速 → 选黏度大的油 ③ 工作温度 高温 → 选黏度高、闪点高的油 低温 → 选黏度小、倾点低的油 知识讲授：润滑方法（1-3） ① 手工给油润滑 油杯人工加油；供油断续不均匀；低速轻载间歇设备（齿轮、链条） ② 油环润滑 轴带动油环旋转带油；适合水平轴；转速50~3000r/min ③ 滴油润滑 油绳式连续滴油不可调；针阀式可调油量；低速滑动轴承 知识讲授：润滑方法（4-6） ④ 油浴与飞溅润滑 转动零件浸入油池带油；齿轮减速器；内燃机曲轴箱；有搅油损耗 ⑤ 喷油润滑 油泵压力供油，喷嘴喷向啮合面；高速闭式齿轮传动（圆周速度大） ⑥ 油雾润滑 压缩空气将油雾化随气流喷到摩擦面；高速轴承；缺点：废气带油污染环境 知识讲授：润滑方法（7-8） ⑦ 压力循环润滑： 油泵输油、回油箱循环；供油充足、冷却好；润滑点多、负荷大、转速高的精密自动化设备；可做成集中润滑系统 ⑧ 脂润滑（旋盖油脂杯）： 人工旋盖挤压润滑脂供给；适合润滑脂润滑的轴承 知识讲授：典型零部件润滑方法选择 零部件 条件 润滑方法 闭式齿轮 v ≤ 12 m/s 油浴润滑（大齿轮浸入油池1~2齿高） 闭式齿轮 v > 12 m/s 压力喷油润滑 开式齿轮 低速外露 人工定期加脂或高黏度油 滑动轴承 一般情况 多用油润滑；高速高温用油雾 滚动轴承 一般/高速重载 多用脂润滑；高速重载用油润滑 蜗杆传动 一般情况 选黏度大的润滑油 知识讲授：密封的目的与分类 密封目的：防止润滑油渗漏；阻挡灰尘、水汽、杂质进入机器内部 静密封 结合面之间没有相对运动 · 垫片密封（纸、橡胶、塑料、金属垫片） · 密封圈密封 · 密封胶密封 例：减速器箱体接合面 动密封 零件之间有相对转动 · 毡圈密封（接触式） · 皮碗/唇形密封圈（接触式） · 油沟式密封（非接触式） · 曲路/迷宫密封（非接触式） 知识讲授：静密封：垫片密封 常见静密封形式： · 垫片密封：纸垫、橡胶垫、塑料垫、金属垫 · 密封圈密封：O形圈等 · 密封胶密封：涂胶密封 典型应用： 减速器箱体接合面、管道法兰连接面 特点：结构简单、密封可靠、装拆方便 知识讲授：动密封（一） 毡圈密封（接触式）： · 适用：润滑脂润滑，环境清洁 · 条件：v < 4~5 m/s，t < 90℃ 皮碗密封/唇形密封圈（接触式）： · 适用：油或脂润滑 · 条件：v < 7 m/s，t < 100℃ 知识讲授：动密封（二） 油沟式密封（非接触式）： · 脂润滑，环境干燥清洁 · 间隙δ=0.1~0.3mm，属间隙密封 曲路（迷宫）密封（非接触式）： · 脂或油润滑均可 · 间隙沟槽内填满润滑脂 · 密封效果可靠 · 结构曲折如同迷宫 分类总结： 毡圈、皮碗 → 接触式动密封 油沟、迷宫 → 非接触式间隙密封 知识讲授： 知识讲授：四类磨损机理对比总结 类型 成因 特征 减轻措施 磨粒磨损 硬颗粒刮擦切削表面 表面有沟槽划痕 改善润滑、加强密封 黏着磨损 表面黏附材料转移 划伤、咬黏 合理配对材料、极压添加剂 疲劳磨损 交变应力致裂纹剥落 麻点、点蚀 高硬度材料、极压添加剂 腐蚀磨损 摩擦+化学腐蚀同时作用 氧化层反复磨掉 防腐蚀材料、添加剂 师生互动 判断下列情况属于哪种摩擦状态？ 问题1：汽车轮胎与路面之间的摩擦属于什么摩擦？ （提示：没有加润滑剂） 问题2：高精度磨床主轴在充足润滑油作用下运转，两表面完全被油膜隔开，属于哪种摩擦？ 问题3：普通减速器齿轮在油浴润滑下运转，既有油膜又有少量齿面直接接触，属于哪种摩擦？ 传动部分 知识点背诵 1. 四种摩擦状态：干摩擦、液体摩擦、边界摩擦、混合摩擦 2. 磨损三阶段：磨合阶段(O-a)、稳定磨损阶段(a-b)、剧烈磨损阶段(b-c) 3. 四类磨损：磨粒磨损、黏着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损 4. 润滑油最重要指标：黏度（温度升高黏度下降） 5. 润滑油选用三要素：工作载荷、工作速度、工作温度 6. 闭式齿轮润滑：v≤12m/s用油浴，v>12m/s用喷油 7. 静密封：垫片密封、密封圈密封、密封胶密封 8. 动密封四种：毡圈(v<4~5m/s)、皮碗(v<7m/s)、油沟式、迷宫式 9. 接触式动密封：毡圈、皮碗；非接触式：油沟、迷宫 单项选择题 1. 两摩擦表面被一层润滑油膜完全隔开，摩擦因数很小的摩擦状态是（　） A. 干摩擦 B. 边界摩擦 C. 液体摩擦 D. 混合摩擦 正确答案：C 液体摩擦：两摩擦表面被连续完整的润滑油膜完全隔开，金属表面不直接接触，摩擦因数很小，理论上几乎无磨损，是理想的润滑状态。 课后练习 课后练习 单项选择题 2. 新机器使用初期，磨损速度较快的阶段是（　） A. 磨合阶段 B. 稳定磨损阶段 C. 剧烈磨损阶段 D. 以上都不是 正确答案：A 磨合阶段（跑合阶段）：新零件表面微观凹凸不平，接触面积小，初期磨损速度快，会产生金属磨屑，磨合结束后需要更换润滑油。 单项选择题 3. 下列密封装置中，属于非接触式动密封的是（　） A. 毡圈密封 B. 皮碗密封 C. 唇形密封圈 D. 迷宫密封 正确答案：D D 迷宫密封（曲路密封）：属于非接触式动密封，转动件与固定件之间不直接接触，依靠曲折间隙实现密封，无摩擦磨损，适合高速工况。 A 毡圈密封、B 皮碗密封、C 唇形密封圈：都属于接触式动密封，密封元件直接与轴表面接触，依靠压紧实现密封。 课后练习 题目：简述磨损的三个阶段及其特点，并说明磨合期应注意什么。 课后练习 答题要点提示： 1. 磨合阶段(O-a)：新零件表面不平，初期磨损快；磨合后清洗换油 2. 稳定磨损阶段(a-b)：磨损平稳缓慢；时长代表使用寿命 3. 剧烈磨损阶段(b-c)：间隙增大、振动发热，零件报废 4. 磨合期注意：低速轻载、充分润滑、结束后清洗换油 课堂小结 1. 熟记本节课核心背诵知识点，整理摩擦、磨损、润滑、密封四大模块思维导图； 2. 完成课后思考题：低速重载轴承和高速轻载轴承，分别应选用何种黏度的润滑油、何种润滑方式？说明原因； 3. 结合生活或实训所见，列举2种机械设备润滑密封失效的故障案例，并写出整改方案； 课后作业 感谢观看 Lavf62.3.100 $