流體動壓潤滑理論

1、流體動壓潤滑理論（簡介）在摩擦副兩表面間被具有一定粘度的流體 完全分開。將固體間的外摩擦轉(zhuǎn)化為流體的內(nèi)摩擦。 以防 止這些固體表面的直接接觸，并使滑動過程中表面間的摩 擦阻力盡可能減小，表面的損傷盡量減低，這就是流體潤滑。它的發(fā)展與人們對 滑輪和摩擦的研究密切相關(guān)發(fā)展簡史時間人物經(jīng)典理論及現(xiàn)象1883 年塔瓦（Tower）流體動壓現(xiàn)象1886 年雷諾（Reynold）流體動壓潤滑理論及雷諾方程1流體動壓現(xiàn)象）當(dāng)動環(huán)回轉(zhuǎn)時，由于靜環(huán)表面有很多微孔，動環(huán)的轉(zhuǎn)動使其表面與靜環(huán)表面 上的微孔形成收斂縫隙流體膜層，使每一個孔都像一個微動力滑動軸承。也就是 說，當(dāng)另一個表面在多孔端面上滑動時，會在孔的上方

2、及其周邊產(chǎn)生流體動壓力， 這就是流體動壓效應(yīng)。（實例）流體動壓潤滑流體動壓潤滑是依靠運動副兩個滑動表面的形狀，在其相對運動 時，形成產(chǎn)生動壓效應(yīng)的流體膜，從而將運動表面分隔開的潤滑狀態(tài)。特點）a. 流體的粘度，一般遵循粘性切應(yīng)力與切應(yīng)變率成比例規(guī)律b. 楔形潤滑膜，依靠運動副的兩個滑動表面的幾何形狀，在相對運動時 產(chǎn)生收斂型流體楔，形成足夠的承載壓力，以承受外載荷。形成動壓潤滑的條件：a. 潤滑劑有足夠的粘度b. 足夠的切向運動速度（或者軸頸在軸承中有足夠的轉(zhuǎn)速）c. 流體楔的幾何形狀為楔形（軸在軸承中有適當(dāng)?shù)拈g隙）2. 流體動壓潤滑理論）在摩擦副兩表面間被具有一定粘度的流體完全分開。將固體間

3、的外摩擦轉(zhuǎn)化 為流體的內(nèi)摩擦。以防止這些固體表面的直接接觸，并使滑動過程中表面間的摩 擦阻力盡可能減小，表面的損傷盡量減低?；瑒虞S承運動副間要現(xiàn)成流體薄膜， 必須使運動副鍥形間隙中充滿能夠吸附于運動副表面的粘性流體，并且運動副表面相對運動可以帶動潤滑流體由大端向間隙小斷運動，從而建立起布以承受載 荷。它的發(fā)展與人們對滑輪和摩擦的研究密切相關(guān)。流體潤滑具有極低的摩擦阻力，摩擦系數(shù)在0.0010.008或更低（氣體潤滑），并能有效地降低磨損。流體潤滑的分類：根據(jù)液體壓力形成的方式可分為流體靜壓潤滑和流體動壓潤滑。流體靜壓潤滑是從外部供給具有一定壓力的流體來平衡外載荷。流體動壓潤滑是由摩擦表面幾何

4、形狀和相對運動，借助粘性流體的動力學(xué)產(chǎn)生動態(tài)壓力，用此潤滑膜的動壓來平衡外載荷。液體動壓軸承靠液體潤滑劑動壓力形成的液膜隔開兩摩擦表面并承受載荷的滑動軸承。液體潤滑劑是被兩摩擦面的相對運動帶入兩摩擦面之間的。產(chǎn)生液體動壓力的條件是：兩摩擦圖1倚押承載面有足夠的相對運動速度；潤滑劑有適當(dāng)?shù)恼扯龋?兩表面間的間隙是收斂的（這一隙實際很小，在圖1油楔承載中是夸大畫的）：在相對運動中潤滑劑從間隙 的大口流向小口，構(gòu)成油楔。這種支承載荷的現(xiàn)象通常稱為油楔承載（見潤滑）機械加工后的兩摩擦表面微觀是凹凸不平的，如圖1油楔承載中局部放大圖。在正常運輸?shù)囊后w動壓軸承中，油膜最薄 （即通稱最小油膜厚度）處兩表面的

5、微觀凸峰不接觸,因而兩表面沒有磨損。這時的摩擦完全屬于油的內(nèi)摩擦，摩擦系數(shù)可小至0.001。油的粘度越低，摩擦系數(shù)越小，但最小油膜厚度也越薄。 因此，油的最低粘度受到最小油膜厚 度的限制。當(dāng)最小油膜厚度處兩表面的微觀凸峰接觸時，油膜破裂,摩擦和磨損都增大。摩擦功使油發(fā)熱而降低油的粘度。為使油的粘度比較穩(wěn)定，一般采用有冷卻裝置的循環(huán) 供油系統(tǒng)或在油中加入能降低油對溫度敏感的添加劑（見潤滑劑）。液體動壓軸承在啟動和停車過程中，因速度低不能形成足夠隔開兩摩擦表面的油膜，容易出現(xiàn)磨損，所以制 造軸瓦或軸承襯須選用能在直接接觸條件下工作的滑動軸承材料。液體動壓軸承要求軸 頸和軸瓦表面幾何形狀正確而且光滑

6、，安裝時精確對中。液體動壓徑向軸承又分單油液體動壓軸承分液體動壓徑向軸承和液體動壓推力軸承。楔和多油楔兩類（見表液體動壓徑向軸承類型液體動壓徑向輅承類型戍世的供也構(gòu)表晦利用他祇徐扎面曲串中嶺軸術(shù)幾啊中1晉心構(gòu)収 ibl轉(zhuǎn)： 業(yè) 同MH）0單油楔液體動壓徑向軸承 軸頸周圍只有一個承載油楔的軸承。圖2 單油楔軸承的幾何參數(shù) 沖是剖分式的單油楔軸承。O為軸承幾何中心，O為承受載荷F后的軸頸中心。這兩中心的連線稱為連心線。連心線與載荷作用線所夾銳角。1卩稱為偏位角。受載瓦面包圍軸頸的角度：稱為軸承包角。O與O之間的距離-稱為偏心距。軸承孔半徑R與 軸頸半徑 之差 稱為半徑間隙。 與 之比4，稱為相對間

7、隙。與 之比 稱為偏心率。 最小油膜厚度mi n丄=-= （1-），所在方位由o1確定。軸承寬度B（軸向尺寸）與軸 承直徑，'之比稱為寬徑比。5油楔只能在軸承包角內(nèi)生成。當(dāng)=0時，0與01,+ iLF半瓦圧力曲罐田專卑前娛輸承的兒何歩航重合，軸承則不能（靠油楔）承載。載荷越大偏心率也越 大。當(dāng)=1時，最小油膜厚度為零，軸頸與軸承即直接 接觸，這時會出現(xiàn)嚴(yán)重的摩擦和磨損。在液體動壓潤滑的 數(shù)學(xué)分析中，將油的粘度、載荷.（單位面積上的壓力）、 軸的轉(zhuǎn)速和軸承相對間隙4 j合并而成的無量綱數(shù)- / 4P （稱為軸承特性數(shù)。對給定包角和寬徑比的軸承， 軸承特性數(shù)只是偏心率的函數(shù)。對已知工作狀況

8、的軸 承，可由此函數(shù)關(guān)系求其偏心率和最小油膜厚度，進(jìn)而核驗該軸承能否實現(xiàn)液體動壓潤滑；也可按給定的偏心率或最小油膜厚度確定軸承所能 承受的載荷。軸承特性數(shù)反映液體動壓潤滑下載荷、速度、粘度和相對間隙之間的相互 關(guān)系：對載荷大、速度低的軸承應(yīng)選用粘度大的潤滑油和較小的相對間隙；對載荷小、 速度高的軸承，則應(yīng)選用粘度小的潤滑油和較大的相對間隙。相對間隙對軸承性能的影響很大，除影響軸承的承載能力或最小油膜厚度外，還影響軸承的功耗、溫升和油的流量（圖3單油楔軸承各參數(shù)與相對間隙的關(guān)系 ）。對不同尺«*床啞昏盂毛ffl 3單油握軸承備罪數(shù)野寸和工作狀況的軸承，都有最優(yōu)的相對間隙 范圍，通常為

9、0.0020.0002毫米。軸承寬徑比是影響軸承性能的又一重要 參數(shù)。寬徑比越小，油從軸承兩端流失越多， 油膜中壓力下降越嚴(yán)重，這會顯著降低軸承 的承載能力。寬徑比大時，要求軸的剛度大 與軸承的對中精度高。通常取寬徑比為0.4 1。單油楔軸承在高速輕載時偏心率小，容易出現(xiàn)失穩(wěn)，產(chǎn)生油（氣）膜振蕩。油膜振蕩 能引起設(shè)備損壞等重大事故。因此，單油楔軸承多用于中等以上速度或高速重載的機械 設(shè)備，如軋機和一般機床。多油楔液體動壓徑向軸承 軸頸周圍有兩個或兩個以上油楔的軸承。多油楔徑向軸承 承受載荷前，即軸頸中心與軸承幾何中心重合時，相對各段瓦面曲率中心都存在偏心， 不過偏心值相等，在各瓦面油膜中生成的

10、壓力相同，軸頸受力平衡。承受載荷后，這些 偏心值有的增大，有的減小，各瓦面上的油膜壓力隨之減小或增大，軸承的承載能力便7是這些油膜壓力的向量和。多油楔軸承比單油楔軸承承載能力低，但在主承載瓦面的對 面附加有油膜壓力，因而能提高軸承運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。因此，多油楔徑向軸承多用于高速輕 載的設(shè)備，如汽輪機、風(fēng)力機和精密磨床等。多油楔徑向軸承型式很多，而且還在不斷 出現(xiàn)消振能力較高的新結(jié)構(gòu)。液體動壓推力軸承是由若干個油楔組成的推力軸承，其承載能力為各油楔油膜壓力之和，常用于水輪機、汽輪機、壓氣機等中等以上速度的設(shè)備（見推力滑動軸承）。3. 雷諾方程（Rey no Ids equatio n ）定義1:對湍

11、流流動，把納維-斯托克斯方程的各項取時間平均值后的方程。 應(yīng)用學(xué)科：航空科技（一級學(xué)科）；飛行原理（二級學(xué)科）定義2：黏性流體動量守恒和質(zhì)量守恒的綜合方程，是流體動力潤滑的基本方程 式。應(yīng)用學(xué)科：機械工程（一級學(xué)科）；摩擦學(xué)（二級學(xué)科）；潤滑（三級學(xué)科） 以上內(nèi)容由全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會 審定公布（雷諾方程）：（雷諾賽車）雷諾方程式（Formula Renault ）是世界上著名及最普及的一種 方程式賽車， 該項賽事是由法國雷諾集團(tuán)推廣發(fā)展起來的，方程式賽車由 意大利TATUU公司 制造，該類單座賽車的馬力為 200HP,最高時速可達(dá)到一小時260公里。雷諾方程式2000賽車的良好性能和價

12、錢的 完美結(jié)合保證了其在全世界的普及程度，這種 2000型的賽車每年制造超過700萬輛。雷諾 2000方程式賽車給全世界的熱衷賽車運動的年 輕人提供了一個駕駛技能和身體心理狀態(tài)適應(yīng) 的學(xué)習(xí)及提高的環(huán)境，為他們走向該項運動的頂級賽事F1,成為未來之星做下鋪墊。雷諾方程式2000賽事從2000年起舉辦至今（2004年），短短的四年里，已經(jīng)成功地把雷克南（Kimi Raikko nen）、馬 薩（Felipe Massa及克萊恩（Christian Klien）推向F1的大舞臺。a. 底盤配套更可靠懸掛系統(tǒng)與其他方程式賽車大致相同，前懸掛使用單筒式吸震筒及彈簧，后 懸掛則為左右獨立吸震筒及彈簧。而雷

13、諾運動”在搖臂配搭位置作出新設(shè)計，在 調(diào)校上更為容易，而且當(dāng)遇上意外時，對車身主體的損毀亦可同時減低。制動方面，四輪同時采用通風(fēng)碟配 ALCON四活塞對向卡鉗，并采用獨立線路運作，保 障了制動力的功率，令制動系統(tǒng)更為可靠。b. 空氣動力設(shè)計車身在車體上，雷諾運動”特別以空氣動力學(xué)的原理設(shè)計，再配合強大的引擎馬力輸出，無論于直路飛馳或及高速攻彎，均能發(fā)揮其最佳穩(wěn)定作用。除 此之外，其前翼的下昂式設(shè)計配合車尾復(fù)合式定風(fēng)翼，與當(dāng)今一級方程式可 謂同出一轍。c. 扭力分布平均動力是采用雷諾 F4RS型引擎發(fā)動，而該臺引擎是根據(jù)雷諾運動”在三級方程式引擎技術(shù)開發(fā)，并配以Magneti Marelli的第四代電子引擎管理系 統(tǒng)。最高馬力及最大扭力分別為181ps/6,300rpm及21.