潤滑的基本原理之流體潤滑

1、#潤滑的基本原理之流體潤滑 流體潤滑研究和發(fā)展任何機器都必須運動，運動的零部件之間必定會發(fā)生摩擦相磨損而潤滑是減小摩擦、減輕以至避免磨損的直接措施。人類進入工業(yè)社會以后，潤滑已逐漸發(fā)展成為一門重要的技術(shù)，井已成為工業(yè)部門和學術(shù)機構(gòu)重要的研究領域。19世紀未流體潤滑現(xiàn)象被首次發(fā)現(xiàn)，幾乎同時流體潤滑理論也被提出來了。二戰(zhàn)期間軍事裝備的需求促使?jié)櫥夹g(shù)高速發(fā)展，也對潤滑理論，持別是流體潤滑理論提出了更高的要求。戰(zhàn)后各工業(yè)園立即投入大量人力物力，開展有關方面的研究。 現(xiàn)在比較成熟的流體潤滑原理主要包括三個方面內(nèi)容，它們是： 1流體動力潤滑 2流體靜壓潤滑

2、0;3彈性流體動力潤滑流體動力潤滑原理  1：流體動力潤滑 在介紹流體動力潤滑之前我們先看幾張圖片：飛機為什么能飛行在空中？我們?yōu)槭裁纯梢栽谒匣?？石頭為什么可以在水上跳？這些都是與流體動力潤滑原理分不開的，是人類對大自然現(xiàn)象的總結(jié)，也是人類利用大自然帶給我們的原理。 1.1: 定義流體動力潤滑是利用流體的黏附性，使流體黏附在摩擦表面，并在摩擦副做相對運動時被帶入兩摩擦副的摩擦表面之間。如果兩摩擦副的表面形成收斂的楔形空間，則被帶入摩擦副的兩摩擦表面中的流體就會形成一定的壓力，這種壓力會隨著摩擦副的運動速度和流體的粘度發(fā)生改變。當流體的粘度一定時，摩擦

3、副的運動速率越大，則流體形成的壓力就越大；當摩擦副的運動速率一定時，流體的粘度越大，則流體形成的壓力就越大。 進入摩擦表面的流體會像一個楔子，由于摩擦副在不斷的做相對運動，所以會產(chǎn)生一定的壓力，迫使流體向楔子一樣楔入兩摩擦表面，從而將兩摩擦表面分隔開來，阻止兩摩擦表面直接接觸。簡單地說，流體動力潤滑是利用相對運動的摩擦表面間的相對速度、流體的粘滯行和摩擦副之間的楔形墻體，迫使流體壓縮而產(chǎn)生壓力膜將兩表面完全分隔開，并依靠流體產(chǎn)生的壓力來平衡外載荷。兩個作相對運動物體的摩擦表面，用借助于相對速度和流體的粘滯性而產(chǎn)生的粘性流體膜將兩摩擦表面完全隔開，由流體膜產(chǎn)生的壓力來平衡外載荷，稱為流體動力潤滑

4、。所用的粘性流體可以是液體(如潤滑油)也可以是氣體(如空氣等),相應地稱為液體動力潤滑和氣體動力潤滑。 流體動力潤滑是依靠表面運動而產(chǎn)生的動力學效應。這種動力學效應所表現(xiàn)的最重要的形式就是潤滑膜壓力的升高，所以，這種潤滑常被稱為流體動壓潤滑。潤滑膜壓力升高，就意味著它具有高承載能力。 從定義中我們可以看出流體動力潤滑必須具備以下幾個要素：A：摩擦副的運動速度。動壓潤滑必須是摩擦副做相對運動，運動速率越大，動壓就越大。B：粘性流體。動壓的形成及大小與摩擦副的相對運動速率、流體的黏度有關。C：兩摩擦副的表面形成收斂的楔形空間。上三個要素被稱為流體動力潤滑的三要素。也是形成流體動

5、力潤滑的必要條件1.2流體動力潤滑機理 正如流體潤滑定義中所述一樣，流體動力潤滑必要條件之一就是摩擦副的相對運動，沒有運動，就談不上動力潤滑。 但是這種運動并非相對運動，因為流體膜中產(chǎn)生壓力的根本原因是流體的粘滯性和在兩摩擦面之間通道的粘附作用，這兩者提供了運動表面對流體的裹狹效應。只要運動表面將流體裹狹到截面積減小的通道中，它就對流體膜壓力的升高有貢獻。若流體膜的兩個表面按相同的方向?qū)櫥瑒┩M窄的通道裹狹，則將產(chǎn)生更高的壓力，即使兩表面的相對速度是零。  形成流體動力潤滑(即形成動力油膜)的必要條件是：相對運動的兩表面間必須形成收斂的楔形間隙。  

6、被流體膜分開的兩表面必須有一定的相對滑動速度，運動方向為使流體從大口流進,小口流出。流體必須有一定的粘度，供油要充分。1.3流體動壓潤滑主要有如下兩個特性：  流體動力潤滑是依靠表面運動而產(chǎn)生的動力學效應。這種動力學效應所表現(xiàn)的最重要的形式就是潤滑膜壓力的升高，所以，這種潤滑常被稱為動壓潤滑。潤滑膜壓力升高，就意味著它具有承載能力。沒有運動，就談不上動力潤滑。但是，這種運動并非相對運動，因為潤滑膜中產(chǎn)生壓力的根本原因是 潤滑劑的粘性和在軸承通道表面的粘附作用，這兩者提供了運動表面對潤滑劑的裹狹效應。只要運動表面將潤滑劑裹狹到截面積減小的通道中，它就對潤滑膜壓力的升高有貢獻。

7、若潤滑膜的兩個表面按相同的方向?qū)櫥瑒┩M窄的通道裹狹，則將產(chǎn)生更高的壓力，即使兩表面的相對速度是零。流體動壓潤滑主要有如下兩個特性：(1)運動阻力主要來自流體的“內(nèi)摩擦”； (2) 實現(xiàn)條件： 1）兩滑動表面沿運動方向的間隙是由大至小的形狀2）相對速度v足夠大，楔形空間中有足夠的流體，使流體形成足夠的承載壓力，從而將兩個表面隔開，降低摩擦與磨損。朋友們欲了解更多關于潤滑、摩擦、磨損等關于機械相關更多的知識，您可以到深圳超潤達網(wǎng)站上看看，里面有個潤滑課堂模塊，內(nèi)容講的會更加全面和專業(yè)。 2. 彈性流體動力潤滑 2. 1 定義彈性流體動力潤滑是指流體進入在兩個相互運動的固體摩擦接觸表

8、面后，受到接觸表面產(chǎn)生的巨大接觸壓力而發(fā)生的性狀改變，以分割固體摩擦接觸表面，減少摩擦。彈性流體動力潤滑是利用流體受到高壓時,流體的物理特性及形態(tài)發(fā)生變化的特性來分隔高壓下的摩擦副,從而達到潤滑的目的.2.2 彈性流體動力潤滑原理所謂彈性流體是指流體在高壓下會從流體的形態(tài)轉(zhuǎn)變成固體的形態(tài)。但當壓力去掉后，就會恢復到原來的形態(tài)。流體變形的過程隨著壓力的變化而變化，壓力升高，流體的粘度變大，當壓力達到一定高度時，流體的形態(tài)開始變化，而流體的粘度不再變化，流體形態(tài)開始從液體向玻璃體轉(zhuǎn)化，當壓力繼續(xù)升高，流體完全會轉(zhuǎn)化為玻璃體（固體）；當壓力下降時，玻璃體又會回到液體狀態(tài)。彈性流體動壓潤滑就是利用流體

9、的彈性隨壓力變化而變化的特性，來實現(xiàn)分割量高壓表面而達到潤滑的目的，彈性流體動壓潤滑也特別適合滾壓摩擦副。2.3 彈性流體動力潤滑理論是流體動壓潤滑理論新的重要發(fā)展。 在彈性流體動壓潤滑理論中，主要研究在兩個具有相互運動的固體表面相互接觸(一般是點或線接觸)過程中，固體的彈性變形和流體粘度變化對流體動壓潤滑的作用。彈性流體動力潤滑有兩個重要特點，一是油膜極薄，僅為接觸區(qū)寬度的千分之一以上；另一個特點是接觸壓力極大，可達幾千個兆帕(MPa)的壓力峰值，因而在表面間的潤滑油粘度比正常室溫下的粘度大許多倍。同時，引起彈性體很大的局部變形，它能急劇地改變潤滑膜幾何形狀，而潤滑膜形狀又能決定油

10、膜壓力的分布，因此，個彈性流體動力學問題的解必須同時滿足彈性力學和流體力學潤滑的基本方程式。 當滾動軸承、齒輪、凸輪等高副接觸時，名義上是點、線接觸，實際上受載后產(chǎn)生彈性變形，形成一個窄小的承載區(qū)域。彈性變形引起的接觸區(qū)域增大和接觸區(qū)表面形狀的改變，都有利于潤滑膜的形成。 由于載荷集中作用，接觸區(qū)內(nèi)產(chǎn)生極高壓力，其峰值甚至可達幾千兆帕。壓力引起接觸區(qū)內(nèi)潤滑劑的粘度的增大是極為顯著的，比常溫常壓下的粘度要大幾百幾千倍。一般，粘度隨壓力按指數(shù)規(guī)律增大。同時，接觸區(qū)摩擦產(chǎn)生的溫度很高，又會減低潤滑劑的粘度。因此，在這種情況下的彈性效應、粘-壓效應、粘-溫效應等是不能忽略的?？紤]了

11、這些效應的流體動壓潤滑就稱為彈性流體動壓潤滑。3流體靜壓潤滑3.1：什么是流體靜壓潤滑流體靜壓潤滑是利用專用外界的流體裝置，是流體產(chǎn)生壓力，并將具有壓力的流體輸入到摩擦表面，將兩摩擦表面用一層靜壓流體膜分開以支持外載荷的潤滑。    流體靜壓潤滑的特點  主要優(yōu)點是： (1)適用速度范圍廣 ：由于流體靜壓潤滑本身不需要相對運動的功能，因而在任何速度下包括很高速或很低速，啟動或停車以及正反轉(zhuǎn)都能建立層完整的流體膜，并獲得良好的工作性能。 (2)摩擦系數(shù)很?。浩湟话隳Σ料禂?shù)只有0.00010.0008，例如采用32號機

12、械油的靜壓導軌，其起動摩擦系數(shù)一般在0.0005，因而功耗小，效率高，并在低速條件下不會產(chǎn)生粘滑現(xiàn)象。  (3)使用壽命長 ：因為兩個相對運動的表面不直接接觸、磨損很小、能長期保持精度，同時對摩擦副的材料沒有特殊要求等，因而大大地延長了其使用壽命。    (4)運動精度高：液體靜壓膜具有某種“平均誤差”的作用，可以補償制造誤差的影響。因而對軸頸或軸承的加工精度和表面粗糙度要求一般比液體動壓潤滑軸承為低。這點同滾動元件支承相比尤為明顯。     (5)適應性和抗振性能好 ：靜壓

13、潤滑的適應性很廣，能滿足輕裁到重載，小型到大型，低速到高速的各種機床和機械設備的要求、同時，靜壓流體膜有良好的吸振性能，運動均勻平穩(wěn)，振動、噪音都很小。主要缺點：其缺點主要是工作時要一套可靠的高壓供油裝置，投資費和維護費較高，也增加了機器所占空間，而總效率較低，從這個角度分析不如動壓潤滑機構(gòu)簡單，費用低。因此究競選用何種潤滑方式，應根據(jù)具體要求綜合考慮，必要時也可設計成動靜壓聯(lián)合潤滑方式。3.2：流體靜壓潤滑支承原理流體靜壓支承的共同特點是各摩擦面都開有幾個流體腔，每個流體腔的四周均有封流體的面，一般將一個流體腔及其封流體的面稱為一個文承單元(或流體墊)，若干個支承適當配置，便構(gòu)成流體靜壓支承，整個摩擦副的承栽能力，是各支承單元承載能力的合成結(jié)果。所以理解單個支承單元的工作原理，是全面了解整個支承的基礎。 上圖所示一個支承單元，上部為運動件，下部為支承件，其間隙為