流體動(dòng)壓潤(rùn)滑理論

1、流體動(dòng)壓潤(rùn)滑理論（簡(jiǎn)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(dòng)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(rùn)滑。它的發(fā)展與人們對(duì) 滑輪和摩擦的研究密切相關(guān)發(fā)展簡(jiǎn)史時(shí)間人物經(jīng)典理論及現(xiàn)象1883 年塔瓦（Tower）流體動(dòng)壓現(xiàn)象1886 年雷諾（Reynold）流體動(dòng)壓潤(rùn)滑理論及雷諾方程1流體動(dòng)壓現(xiàn)象）當(dāng)動(dòng)環(huán)回轉(zhuǎn)時(shí)，由于靜環(huán)表面有很多微孔，動(dòng)環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)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(gè)孔都像一個(gè)微動(dòng)力滑動(dòng)軸承。也就是 說，當(dāng)另一個(gè)表面在多孔端面上滑動(dòng)時(shí)，會(huì)在孔的上方

2、及其周邊產(chǎn)生流體動(dòng)壓力， 這就是流體動(dòng)壓效應(yīng)。（實(shí)例）流體動(dòng)壓潤(rùn)滑流體動(dòng)壓潤(rùn)滑是依靠運(yùn)動(dòng)副兩個(gè)滑動(dòng)表面的形狀，在其相對(duì)運(yùn)動(dòng) 時(shí)，形成產(chǎn)生動(dòng)壓效應(yīng)的流體膜，從而將運(yùn)動(dòng)表面分隔開的潤(rùn)滑狀態(tài)。特點(diǎn)）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(rùn)滑膜，依靠運(yùn)動(dòng)副的兩個(gè)滑動(dòng)表面的幾何形狀，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí) 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(dòng)壓潤(rùn)滑的條件：a. 潤(rùn)滑劑有足夠的粘度b. 足夠的切向運(yùn)動(dòng)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(dòng)壓潤(rùn)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(dòng)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?dòng)軸承運(yùn)動(dòng)副間要現(xiàn)成流體薄膜， 必須使運(yùn)動(dòng)副鍥形間隙中充滿能夠吸附于運(yùn)動(dòng)副表面的粘性流體，并且運(yùn)動(dòng)副表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)可以帶動(dòng)潤(rùn)滑流體由大端向間隙小斷運(yùn)動(dòng)，從而建立起布以承受載 荷。它的發(fā)展與人們對(duì)滑輪和摩擦的研究密切相關(guān)。流體潤(rùn)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(rùn)滑），并能有效地降低磨損。流體潤(rùn)滑的分類：根據(jù)液體壓力形成的方式可分為流體靜壓潤(rùn)滑和流體動(dòng)壓潤(rùn)滑。流體靜壓潤(rùn)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(dòng)壓潤(rùn)滑是由摩擦表面幾何

4、形狀和相對(duì)運(yùn)動(dòng)，借助粘性流體的動(dòng)力學(xué)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)壓力，用此潤(rùn)滑膜的動(dòng)壓來平衡外載荷。液體動(dòng)壓軸承靠液體潤(rùn)滑劑動(dòng)壓力形成的液膜隔開兩摩擦表面并承受載荷的滑動(dòng)軸承。液體潤(rùn)滑劑是被兩摩擦面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)帶入兩摩擦面之間的。產(chǎn)生液體動(dòng)壓力的條件是：兩摩擦圖1倚押承載面有足夠的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度；潤(rùn)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(shí)際很小，在圖1油楔承載中是夸大畫的）：在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中潤(rùn)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(rùn)滑）機(jī)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(yùn)輸?shù)囊后w動(dòng)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(shí)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(shí)，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(duì)溫度敏感的添加劑（見潤(rùn)滑劑）。液體動(dòng)壓軸承在啟動(dòng)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(dòng)軸承材料。液體動(dòng)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(shí)精確對(duì)中。液體動(dòng)壓徑向軸承又分單油液體動(dòng)壓軸承分液體動(dòng)壓徑向軸承和液體動(dòng)壓推力軸承。楔和多油楔兩類（見表液體動(dòng)壓徑向軸承類型液體動(dòng)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(dòng)壓徑向軸承 軸頸周圍只有一個(gè)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(duì)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(shí)，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(shí)，最小油膜厚度為零，軸頸與軸承即直接 接觸，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的摩擦和磨損。在液體動(dòng)壓潤(rùn)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(duì)間隙4 j合并而成的無量綱數(shù)- / 4P （稱為軸承特性數(shù)。對(duì)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(duì)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(yàn)該軸承能否實(shí)現(xiàn)液體動(dòng)壓潤(rùn)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(dòng)壓潤(rùn)滑下載荷、速度、粘度和相對(duì)間隙之間的相互 關(guān)系：對(duì)載荷大、速度低的軸承應(yīng)選用粘度大的潤(rùn)滑油和較小的相對(duì)間隙；對(duì)載荷小、 速度高的軸承，則應(yīng)選用粘度小的潤(rùn)滑油和較大的相對(duì)間隙。相對(duì)間隙對(duì)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(duì)間隙的關(guān)系 ）。對(duì)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(duì)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(huì)顯著降低軸承 的承載能力。寬徑比大時(shí)，要求軸的剛度大 與軸承的對(duì)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(shí)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(jī)械 設(shè)備，如軋機(jī)和一般機(jī)床。多油楔液體動(dòng)壓徑向軸承 軸頸周圍有兩個(gè)或兩個(gè)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(shí)，相對(duì)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(duì) 面附加有油膜壓力，因而能提高軸承運(yùn)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(jī)、風(fēng)力機(jī)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(dòng)壓推力軸承是由若干個(gè)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(jī)、汽輪機(jī)、壓氣機(jī)等中等以上速度的設(shè)備（見推力滑動(dòng)軸承）。3. 雷諾方程（Rey no Ids equatio n ）定義1:對(duì)湍

11、流流動(dòng)，把納維-斯托克斯方程的各項(xiàng)取時(shí)間平均值后的方程。 應(yīng)用學(xué)科：航空科技（一級(jí)學(xué)科）；飛行原理（二級(jí)學(xué)科）定義2：黏性流體動(dòng)量守恒和質(zhì)量守恒的綜合方程，是流體動(dòng)力潤(rùn)滑的基本方程 式。應(yīng)用學(xué)科：機(jī)械工程（一級(jí)學(xué)科）；摩擦學(xué)（二級(jí)學(xué)科）；潤(rùn)滑（三級(jí)學(xué)科） 以上內(nèi)容由全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì) 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(xiàng)賽事是由法國(guó)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(shí)速可達(dá)到一小時(shí)260公里。雷諾方程式2000賽車的良好性能和價(jià)

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(yùn)動(dòng)的年 輕人提供了一個(gè)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(xiàng)運(yùn)動(dòng)的頂級(jí)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(tái)。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(dú)立吸震筒及彈簧。而雷

13、諾運(yùn)動(dòng)”在搖臂配搭位置作出新設(shè)計(jì)，在 調(diào)校上更為容易，而且當(dāng)遇上意外時(shí)，對(duì)車身主體的損毀亦可同時(shí)減低。制動(dòng)方面，四輪同時(shí)采用通風(fēng)碟配 ALCON四活塞對(duì)向卡鉗，并采用獨(dú)立線路運(yùn)作，保 障了制動(dòng)力的功率，令制動(dòng)系統(tǒng)更為可靠。b. 空氣動(dòng)力設(shè)計(jì)車身在車體上，雷諾運(yùn)動(dòng)”特別以空氣動(dòng)力學(xué)的原理設(shè)計(jì)，再配合強(qiáng)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(jì)配合車尾復(fù)合式定風(fēng)翼，與當(dāng)今一級(jí)方程式可 謂同出一轍。c. 扭力分布平均動(dòng)力是采用雷諾 F4RS型引擎發(fā)動(dòng)，而該臺(tái)引擎是根據(jù)雷諾運(yùn)動(dòng)”在三級(jí)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.