润滑的基本原理之流体润滑

1、#润滑的基本原理之流体润滑 流体润滑研究和发展任何机器都必须运动，运动的零部件之间必定会发生摩擦相磨损而润滑是减小摩擦、减轻以至避免磨损的直接措施。人类进入工业社会以后，润滑已逐渐发展成为一门重要的技术，井已成为工业部门和学术机构重要的研究领域。19世纪未流体润滑现象被首次发现，几乎同时流体润滑理论也被提出来了。二战期间军事装备的需求促使润滑技术高速发展，也对润滑理论，持别是流体润滑理论提出了更高的要求。战后各工业园立即投入大量人力物力，开展有关方面的研究。 现在比较成熟的流体润滑原理主要包括三个方面内容，它们是： 1流体动力润滑 2流体静压润滑

2、0;3弹性流体动力润滑流体动力润滑原理  1：流体动力润滑 在介绍流体动力润滑之前我们先看几张图片：飞机为什么能飞行在空中？我们为什么可以在水上滑行？石头为什么可以在水上跳？这些都是与流体动力润滑原理分不开的，是人类对大自然现象的总结，也是人类利用大自然带给我们的原理。 1.1: 定义流体动力润滑是利用流体的黏附性，使流体黏附在摩擦表面，并在摩擦副做相对运动时被带入两摩擦副的摩擦表面之间。如果两摩擦副的表面形成收敛的楔形空间，则被带入摩擦副的两摩擦表面中的流体就会形成一定的压力，这种压力会随着摩擦副的运动速度和流体的粘度发生改变。当流体的粘度一定时，摩擦

3、副的运动速率越大，则流体形成的压力就越大；当摩擦副的运动速率一定时，流体的粘度越大，则流体形成的压力就越大。 进入摩擦表面的流体会像一个楔子，由于摩擦副在不断的做相对运动，所以会产生一定的压力，迫使流体向楔子一样楔入两摩擦表面，从而将两摩擦表面分隔开来，阻止两摩擦表面直接接触。简单地说，流体动力润滑是利用相对运动的摩擦表面间的相对速度、流体的粘滞行和摩擦副之间的楔形墙体，迫使流体压缩而产生压力膜将两表面完全分隔开，并依靠流体产生的压力来平衡外载荷。两个作相对运动物体的摩擦表面，用借助于相对速度和流体的粘滞性而产生的粘性流体膜将两摩擦表面完全隔开，由流体膜产生的压力来平衡外载荷，称为流体动力润滑

4、。所用的粘性流体可以是液体(如润滑油)也可以是气体(如空气等),相应地称为液体动力润滑和气体动力润滑。 流体动力润滑是依靠表面运动而产生的动力学效应。这种动力学效应所表现的最重要的形式就是润滑膜压力的升高，所以，这种润滑常被称为流体动压润滑。润滑膜压力升高，就意味着它具有高承载能力。 从定义中我们可以看出流体动力润滑必须具备以下几个要素：A：摩擦副的运动速度。动压润滑必须是摩擦副做相对运动，运动速率越大，动压就越大。B：粘性流体。动压的形成及大小与摩擦副的相对运动速率、流体的黏度有关。C：两摩擦副的表面形成收敛的楔形空间。上三个要素被称为流体动力润滑的三要素。也是形成流体动

5、力润滑的必要条件1.2流体动力润滑机理 正如流体润滑定义中所述一样，流体动力润滑必要条件之一就是摩擦副的相对运动，没有运动，就谈不上动力润滑。 但是这种运动并非相对运动，因为流体膜中产生压力的根本原因是流体的粘滞性和在两摩擦面之间通道的粘附作用，这两者提供了运动表面对流体的裹狭效应。只要运动表面将流体裹狭到截面积减小的通道中，它就对流体膜压力的升高有贡献。若流体膜的两个表面按相同的方向将润滑剂往更狭窄的通道裹狭，则将产生更高的压力，即使两表面的相对速度是零。  形成流体动力润滑(即形成动力油膜)的必要条件是：相对运动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙。  

6、被流体膜分开的两表面必须有一定的相对滑动速度，运动方向为使流体从大口流进,小口流出。流体必须有一定的粘度，供油要充分。1.3流体动压润滑主要有如下两个特性：  流体动力润滑是依靠表面运动而产生的动力学效应。这种动力学效应所表现的最重要的形式就是润滑膜压力的升高，所以，这种润滑常被称为动压润滑。润滑膜压力升高，就意味着它具有承载能力。没有运动，就谈不上动力润滑。但是，这种运动并非相对运动，因为润滑膜中产生压力的根本原因是 润滑剂的粘性和在轴承通道表面的粘附作用，这两者提供了运动表面对润滑剂的裹狭效应。只要运动表面将润滑剂裹狭到截面积减小的通道中，它就对润滑膜压力的升高有贡献。

7、若润滑膜的两个表面按相同的方向将润滑剂往更狭窄的通道裹狭，则将产生更高的压力，即使两表面的相对速度是零。流体动压润滑主要有如下两个特性：(1)运动阻力主要来自流体的“内摩擦”； (2) 实现条件： 1）两滑动表面沿运动方向的间隙是由大至小的形状2）相对速度v足够大，楔形空间中有足够的流体，使流体形成足够的承载压力，从而将两个表面隔开，降低摩擦与磨损。朋友们欲了解更多关于润滑、摩擦、磨损等关于机械相关更多的知识，您可以到深圳超润达网站上看看，里面有个润滑课堂模块，内容讲的会更加全面和专业。 2. 弹性流体动力润滑 2. 1 定义弹性流体动力润滑是指流体进入在两个相互运动的固体摩擦接触表

8、面后，受到接触表面产生的巨大接触压力而发生的性状改变，以分割固体摩擦接触表面，减少摩擦。弹性流体动力润滑是利用流体受到高压时,流体的物理特性及形态发生变化的特性来分隔高压下的摩擦副,从而达到润滑的目的.2.2 弹性流体动力润滑原理所谓弹性流体是指流体在高压下会从流体的形态转变成固体的形态。但当压力去掉后，就会恢复到原来的形态。流体变形的过程随着压力的变化而变化，压力升高，流体的粘度变大，当压力达到一定高度时，流体的形态开始变化，而流体的粘度不再变化，流体形态开始从液体向玻璃体转化，当压力继续升高，流体完全会转化为玻璃体（固体）；当压力下降时，玻璃体又会回到液体状态。弹性流体动压润滑就是利用流体

9、的弹性随压力变化而变化的特性，来实现分割量高压表面而达到润滑的目的，弹性流体动压润滑也特别适合滚压摩擦副。2.3 弹性流体动力润滑理论是流体动压润滑理论新的重要发展。 在弹性流体动压润滑理论中，主要研究在两个具有相互运动的固体表面相互接触(一般是点或线接触)过程中，固体的弹性变形和流体粘度变化对流体动压润滑的作用。弹性流体动力润滑有两个重要特点，一是油膜极薄，仅为接触区宽度的千分之一以上；另一个特点是接触压力极大，可达几千个兆帕(MPa)的压力峰值，因而在表面间的润滑油粘度比正常室温下的粘度大许多倍。同时，引起弹性体很大的局部变形，它能急剧地改变润滑膜几何形状，而润滑膜形状又能决定油

10、膜压力的分布，因此，个弹性流体动力学问题的解必须同时满足弹性力学和流体力学润滑的基本方程式。 当滚动轴承、齿轮、凸轮等高副接触时，名义上是点、线接触，实际上受载后产生弹性变形，形成一个窄小的承载区域。弹性变形引起的接触区域增大和接触区表面形状的改变，都有利于润滑膜的形成。 由于载荷集中作用，接触区内产生极高压力，其峰值甚至可达几千兆帕。压力引起接触区内润滑剂的粘度的增大是极为显著的，比常温常压下的粘度要大几百几千倍。一般，粘度随压力按指数规律增大。同时，接触区摩擦产生的温度很高，又会减低润滑剂的粘度。因此，在这种情况下的弹性效应、粘-压效应、粘-温效应等是不能忽略的。考虑了

11、这些效应的流体动压润滑就称为弹性流体动压润滑。3流体静压润滑3.1：什么是流体静压润滑流体静压润滑是利用专用外界的流体装置，是流体产生压力，并将具有压力的流体输入到摩擦表面，将两摩擦表面用一层静压流体膜分开以支持外载荷的润滑。    流体静压润滑的特点  主要优点是： (1)适用速度范围广 ：由于流体静压润滑本身不需要相对运动的功能，因而在任何速度下包括很高速或很低速，启动或停车以及正反转都能建立层完整的流体膜，并获得良好的工作性能。 (2)摩擦系数很小：其一般摩擦系数只有0.00010.0008，例如采用32号机

12、械油的静压导轨，其起动摩擦系数一般在0.0005，因而功耗小，效率高，并在低速条件下不会产生粘滑现象。  (3)使用寿命长 ：因为两个相对运动的表面不直接接触、磨损很小、能长期保持精度，同时对摩擦副的材料没有特殊要求等，因而大大地延长了其使用寿命。    (4)运动精度高：液体静压膜具有某种“平均误差”的作用，可以补偿制造误差的影响。因而对轴颈或轴承的加工精度和表面粗糙度要求一般比液体动压润滑轴承为低。这点同滚动元件支承相比尤为明显。     (5)适应性和抗振性能好 ：静压

13、润滑的适应性很广，能满足轻裁到重载，小型到大型，低速到高速的各种机床和机械设备的要求、同时，静压流体膜有良好的吸振性能，运动均匀平稳，振动、噪音都很小。主要缺点：其缺点主要是工作时要一套可靠的高压供油装置，投资费和维护费较高，也增加了机器所占空间，而总效率较低，从这个角度分析不如动压润滑机构简单，费用低。因此究竞选用何种润滑方式，应根据具体要求综合考虑，必要时也可设计成动静压联合润滑方式。3.2：流体静压润滑支承原理流体静压支承的共同特点是各摩擦面都开有几个流体腔，每个流体腔的四周均有封流体的面，一般将一个流体腔及其封流体的面称为一个文承单元(或流体垫)，若干个支承适当配置，便构成流体静压支承，整个摩擦副的承栽能力，是各支承单元承载能力的合成结果。所以理解单个支承单元的工作原理，是全面了解整个支承的基础。 上图所示一个支承单元，上部为运动件，下部为支承件，其间隙为