【文章內(nèi)容簡介】 2 222 2 16 ( 1 )4 ( 1 )U Lc? ? ? ? ??? ? ? ? ??mWLdp ? ?12 22222 2 21( 1 ) [] ()( 1 ) 16 2()smLnc dpd?? ?? ? ? ??? ???1 22 2 2 21[]( 1 ) 16smnS p ? ? ? ? ?? ? ??122 22 2 2211 ( 1 ) []( 1 ) 16()Ld??? ? ? ???????323 224 (1 )yU LWc? ????? ?23222(1 )xU LWc? ???? ?于是得 : 由于 : 令 : 且 : sU dn?? ( 轉(zhuǎn)速 , ) sn /rs故 : 是無量鋼 `參數(shù) ,稱為軸承的承載特性參數(shù) s軸承的偏位角和軸心軌跡 1 ()WyWxtg? ??2( 1 )14[]tg ?? ?? ????21 c o ssinc o s c o stg ????? ???c o s ec?????由圖知 : 將 , 代入 : WyWx由三角關(guān)系知 : 如果 14?? ,那么對比形式可得如下關(guān)系 即 : 如圖稱為軌跡圓或間隙圓 3 112 2dP UhRdhq ? ??? ? ? ?0dpd? ? 12 Uhq ? ?1 ( 1 )2i Uc LQ ???01 ( 1 )2 Uc LQ ???0ci e U L C U LQ Q Q ?? ? ? ?油的流量 無限窄軸承： 所以 （ 1）油膜起點處： m a x0 , ( 1 )h h c??? ? ? ?軸承寬度上流入量： （ 2）油膜終點處： m in, ( 1 )h h c? ? ?? ? ? ?流出量： （ 3）端泄流量： 1 22( 1 )fU LRcF?????? 3 221222 2 2( 1 )[ ( 1 ) 16 ]()ffWFLd????? ? ?? ? ????21 22( 1 )ffLRUcUPF ? ??? ? ? ??00 ( 1 c os )fU L R dL RdcF?? ??????? ? ? ???10 2( 1 c os ) 2( 1 )d? ???? ???? ?潤滑油膜摩擦力 摩擦功率為： 第三節(jié) 彈性流體動力潤滑 彈性流體動力潤滑理論 研究在點、線接觸條件下，兩彈性物體間的流體動力潤滑膜的力學(xué)性質(zhì)。 求解油膜壓力分布、潤滑膜厚度分布等問題 流體動力潤滑理論的前提： 適應(yīng)于低副中兩零件之間的潤滑問題， 潤滑劑粘度不隨壓力變化； 零件摩擦表面為剛體； ▲ 在油膜壓力下，摩擦表面的變形的彈性方程； ▲表述潤滑劑粘度與壓力間關(guān)系的粘壓方程； ▲流體動力潤滑的主要方程。 彈性流體動壓潤滑理論是流體動壓潤滑理論的重要發(fā)展，它主要研究名義上是點線接觸的摩擦副潤滑問題（如齒輪副、滾動軸承等）。名義上點線接觸摩擦副的接觸應(yīng)力是非常高的（可達 1～ 4GPa )，按照經(jīng)典的潤滑理論，很難想象潤滑劑能存在于對偶表面之間并將它們隔開，經(jīng)典的潤滑理論未考慮粘壓效應(yīng)和彈性變形效應(yīng)，這兩個重要效應(yīng)都有利于提高潤滑膜的承載能力。 圖 a所示模型是彈性圓柱體與一剛性平面干接觸的情況。在載荷作用下，彈性圓柱體發(fā)生彈性變形，使線接觸變成了小面積接觸，載荷所造成的接觸壓力常稱為赫茲壓力，其分布情況是在接觸區(qū)域內(nèi)成拋物線形分布。 彈性流體動力潤滑的機理： 赫茲接觸是彈性流體動壓潤滑的主要條件，它建立了接觸面的整個形狀： 先是非常狹長的收斂區(qū) (進口區(qū)）， 緊接著是赫茲區(qū)（平面區(qū)）， 最后是發(fā)散區(qū)（出口區(qū)）。 收斂區(qū)的作用是產(chǎn)生流體動壓力將兩對偶表面隔開（如圖 b所示），因為對偶表面是收斂的，故對偶表面能帶人潤滑劑而產(chǎn)生流體動壓力； 隨著收斂區(qū)壓力增大，潤滑劑的粘度也隨之升高，粘度越高產(chǎn)生的流體動壓力也就越大。當(dāng)潤滑劑到達赫茲區(qū)的前緣時，潤滑劑的粘度便增加一個數(shù)量級，流體動壓力便能達到典型值 。 赫茲區(qū)的最高壓力可高達典型值 。盡管如此，流體動壓力還是能將兩對偶表面隔開，因為流體動壓力能克服赫茲區(qū)前緣的壓力而將前緣分開。潤滑劑一旦進入赫茲區(qū)，其粘度將迅速增加若干數(shù)量級而變成半固體甚至固體。后緣的局部高壓和局部頸縮是保持流量連續(xù)的結(jié)果。 彈性流體動力潤滑 節(jié)流器 節(jié)流器 D ~ 工作原理：依靠供油裝置，將高壓油壓入軸承間隙中，強制形成油膜。 特點：靜壓軸承載任何工況下都能勝任工作。 關(guān)鍵器件： 節(jié)流器 節(jié)流器作用：根據(jù)外載荷的變化自動調(diào)節(jié)各油腔內(nèi)的壓力。 第四節(jié) 流體靜力潤滑 靜壓軸承 流體靜壓潤滑的特點： 1)由于摩擦副對偶表面是依靠外來壓力潤滑劑分開的，潤滑膜的形成與對偶表面的幾何形狀、相對運動無關(guān)，因此，兩對偶表面可以在各種相對運動速度下得到潤滑，且具有較高的承載能力。 2)流體靜壓潤滑能始終保持摩擦副處于流體潤滑狀態(tài)，因此，其摩擦力始終較小，當(dāng)然也就不會產(chǎn)生嚴(yán)重磨損和大的功率消耗。這對于需要經(jīng)常起動、停車、逆轉(zhuǎn)和速度變化的摩擦副而言，可以大大延長其使用壽命。 3)精度高，精度保持性好，剛度也較高。 4)對摩擦副對偶表面的要求不高（如材料的抗磨性等）。 5)具有較高的抗振性，靜壓潤滑膜具有良好的吸振性，運動均勻平穩(wěn)。 6)流體靜壓潤滑的缺點是需要一套供油系統(tǒng)，并且應(yīng)對潤滑劑進行嚴(yán)格過濾，因此，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造和使用成本較高。 流體動、靜壓潤滑 流體動、靜壓潤滑是近代出現(xiàn)的較先進的潤滑方式，其原理是綜合利用動壓和靜壓潤滑的優(yōu)點，避免兩者的缺點。 它的工作原理是：當(dāng)摩擦副起動、制動、正反轉(zhuǎn)、載荷變化等動壓潤滑條件不能滿足時，投入靜壓潤滑，以保證流體潤滑條件；而當(dāng)摩擦副已進入穩(wěn)定運行并形成動壓潤滑膜時，就停止供給壓力潤滑劑（即停止靜壓潤滑）。這樣既避免了靜壓系統(tǒng)能量的消耗，同時也保證了起動、制動等情況下的流體潤滑條件，從而達到降低成本，延長機械壽命的目的。 邊界潤滑 在不能形成流體動壓潤滑膜和彈性流體動壓潤滑膜的條件下，潤滑劑在摩擦副對偶表面上形成與介質(zhì)性質(zhì)不同的薄膜（習(xí)慣稱為邊界膜），也可以降低摩擦和減少磨損，這種潤滑狀態(tài)常稱為邊界潤滑。 (1)吸附膜 潤滑油中常含有少量極性分子，如脂肪酸、醉、胺等。這些極性分子通常是含10個以上碳原子的長鏈有機化合物，其一端具有極性很強的極性基團。極性分子的極性基團，依靠范德華引力（或化學(xué)鍵）牢固地吸附在金屬表面上，而烴鏈則指向潤滑油內(nèi)部。當(dāng)潤滑油中含有足夠濃度的極性分子時，極性分子相互平行密集排列并垂直吸附于金屬表面，相鄰分子烴鏈間的橫向內(nèi)聚力促使分子密集排列，在第一層分子之上還可吸引第二、第三等多層分子而形成多層分子吸附膜，吸附膜的厚度決定于極性基團的強弱，極性越強，能形成吸附分子的層數(shù)就越多，吸附膜抗壓強度就越高。 根據(jù)極性基團和表面的吸附機理，吸附可以分成物理吸附和化學(xué)吸附兩類。 物理吸附是依靠范德華引力而形成，這種吸附一般無選擇性，非極性分子也能形成。物理吸附結(jié)合微弱，其過程完全可逆。 化學(xué)吸附是金屬表面和吸附分子間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的一種吸附。極性分子通過化學(xué)鍵與金屬表面形成牢固的吸附單分子層，與吸附分子結(jié)合的金屬離子并未脫離金屬晶格。形成化學(xué)吸附的一個要素是，金屬表面必須有一定的反應(yīng)活性（如鋅、鎘、銅等金屬很活潑，鐵和鋁屬適中，而鉻、鉑的表面活性較差）。減摩效果隨金屬表面活性的增大而增加?；瘜W(xué)吸附的吸附能包括化學(xué)鍵能，故具有較大的吸附熱，其吸附過程是不完全可逆的?；瘜W(xué)吸附膜比較穩(wěn)定，能承受較大的載荷和適應(yīng)較高的溫度。 應(yīng)注意，若邊界膜是吸附膜時，邊界潤滑效果與潤滑油量密切相關(guān)，如圖所示。 (1)當(dāng)潤滑油量很少時，首先在整個表面上形成單分子層吸附膜而使表面自由能盡可能達到最低， (2)油量增加吸附膜厚度也均勻增加，吸附膜形狀如圖 A所示；此后表面自由能的降低則依靠減少吸附膜的表面積， (3)油量繼續(xù)增加時，其油膜表面如圖 B所示；當(dāng)油量充足時，潤滑油將充滿粗糙峰谷而達到圖 C所示狀態(tài)。 由此可知，潤滑油量在圖 3中的 A與 C之間時，峰頂處的油膜厚度是維持不變的，而摩擦只發(fā)生在峰頂，所以當(dāng)油量達到一定量后對摩擦因數(shù)的大小不再產(chǎn)生影響。此時，一旦峰頂油膜破壞，峰谷的油則依靠表面自由能減少的趨勢迅速補充峰頂而使峰頂油膜得到恢復(fù)。當(dāng)油量只能達到圖中 A或更少時，由于油膜很薄而難以流動補充破壞了的峰頂油膜，便會產(chǎn)生干摩擦。 。 油量分配 (2)反應(yīng)膜 反應(yīng)膜的形成與吸附膜不同，它是潤滑劑中某些分子與金屬表一面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，二者之間的價電子相互交換而形成的一種新化合物。 常見的反應(yīng)膜是氧化膜，事實上純凈金屬表面的摩擦是極稀少的。通常氧化膜具有減摩作用，但耐磨性較差，往往易引起氧化磨損。 為了改善潤滑性能，常在潤滑劑中加入含硫、磷、氯等元素的極壓抗磨添加劑，以便與金屬表面反應(yīng)生成反應(yīng)膜而達到減摩抗磨之目的。極性分子首先吸附在金屬表面上形成吸附膜，在高溫、高壓條件下，極性分子不僅吸附于金屬表面，而且還能分解出活性元素與金屬表面起化學(xué)反應(yīng)而生成一層金屬鹽膜。反應(yīng)膜的特點是，膜厚可以很大并且其形成是不可逆的，同時，膜具有較高的熔點和較低的抗剪強度，比吸附膜穩(wěn)定得多，適合于高速、重載、高溫等條件下工作。 第五節(jié)、潤滑油基本原理 潤滑的分類可視研究對象和內(nèi)容的不同而異。下面介紹幾種常見的分類方法。 根據(jù)潤滑劑分類 (1)氣體潤滑 以空氣、氫氣、氮氣和蒸汽等氣體作為潤滑劑的潤滑。 (2)液體潤滑 以潤滑油、乳化液和水等液體作為潤滑劑的潤滑。 (3)半固體潤滑 以潤滑脂等半固體材料作潤滑劑的潤滑。 (4)固體潤滑 以石墨和二硫化鉬等固體作潤滑劑的潤滑。 (5)油霧潤滑 利用壓縮空氣或蒸汽，將油液霧化后作為潤滑劑的潤滑。 根據(jù)供給潤滑劑的方法分類 (1)分散或單獨潤滑 各潤滑部位采用單獨裝置供油的潤滑。 (2)集中潤滑 各潤滑部位采用一個統(tǒng)一裝置供油的潤滑。 根據(jù)供油時間分類 (1)間歇潤滑 經(jīng)過一定時間間隔才對潤滑部位供油一次的潤滑。 (2)連續(xù)潤滑 在機械設(shè)備整個運轉(zhuǎn)過程中，連續(xù)不斷地對潤滑部位供油的潤滑（包預(yù)先