弹性流体动力润滑的机理

流体动压润滑‎理论（简介）在摩擦副两表‎面间被具有一‎定粘度的流体‎完全分开。

将固体间的外‎摩擦转化为流‎体的内摩擦。

以防止这些固‎体表面的直接‎接触，并使滑动过程‎中表面间的摩‎擦阻力尽可能‎减小，表面的损伤尽‎量减低，这就是流体润‎滑。

它的发展与人‎们对滑轮和摩‎擦的研究密切‎相关发展简史1.流体动压现象‎)当动环回转时‎，由于静环表面‎有很多微孔，动环的转动使‎其表面与静环‎表面上的微孔‎形成收敛缝隙‎流体膜层，使每一个孔都‎像一个微动力‎滑动轴承。

也就是说，当另一个表面‎在多孔端面上‎滑动时，会在孔的上方‎及其周边产生‎流体动压力，这就是流体动‎压效应。

（实例）流体动压润滑‎——流体动压润滑‎是依靠运动副‎两个滑动表面‎的形状，在其相对运动‎时，形成产生动压‎效应的流体膜‎，从而将运动表‎面分隔开的润‎滑状态。

特点）a.流体的粘度，一般遵循粘性‎切应力与切应‎变率成比例规‎律b.楔形润滑膜，依靠运动副的‎两个滑动表面‎的几何形状，在相对运动时‎产生收敛型流‎体楔，形成足够的承‎载压力，以承受外载荷‎。

形成动压润滑‎的条件：a.润滑剂有足够‎的粘度b.足够的切向运‎动速度（或者轴颈在轴‎承中有足够的‎转速）c.流体楔的几何‎形状为楔形（轴在轴承中有‎适当的间隙）2.流体动压润滑‎理论)在摩擦副两表‎面间被具有一‎定粘度的流体‎完全分开。

将固体间的外‎摩擦转化为流‎体的内摩擦。

以防止这些固‎体表面的直接‎接触，并使滑动过程‎中表面间的摩‎擦阻力尽可能‎减小，表面的损伤尽‎量减低。

滑动轴承运动‎副间要现成流‎体薄膜，必须使运动副‎锲形间隙中充‎满能够吸附于‎运动副表面的‎粘性流体，并且运动副表‎面相对运动可‎以带动润滑流‎体由大端向间‎隙小断运动，从而建立起布‎以承受载荷。

它的发展与人‎们对滑轮和摩‎擦的研究密切‎相关。

流体润滑具有‎极低的摩擦阻‎力，摩擦系数在0‎.001～0.008或更低‎（气体润滑），并能有效地降‎低磨损。

Chapter 7润滑理论中国矿业大学China University of Mining and Technology润滑的分类流体动压润滑弹性流体动压润滑润滑状态的转化¾由斯特里贝克曲线可知，润滑类型随着转速、裁荷和润滑剂粘度的变化而变化，润滑状态可以从一种润滑状态转变润滑原理润滑状态的转化在1900-1902年间，德国学者斯特里贝克(Stribeck)对滚动轴承与滑动轴承的摩擦进行了试验，研究运动速Stribeck曲线¾第Ⅰ区此时摩擦副的表面被连续流体膜隔开，因此用流体力学来处理这类润滑问题，摩擦阻力完全决定于流体的内摩擦(粘润滑状态的转化第Ⅰ区¾流体润滑状态，包括流体动压润滑和弹性流体动压润滑。

平均润滑膜厚h与摩擦副表面的复合润滑状态的转化第Ⅱ区¾混合润滑状态，平均润滑膜厚h与摩擦副表面的复合粗糙度的比值λ约为3，典型膜厚在1μm以下，此润滑状态的转化第Ⅲ区¾边界润滑状态，平均润滑膜厚h与表面的复合粗糙度的比值λ趋于0(小于0.4～1)，典型膜厚在1-流体动压润滑流体动力润滑是指两个作相对运动物体的摩擦表面，借助于相对速度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。

流体动力润滑形成的必要条件：z楔形空间；相对运动（保证流体由大口进入）；流体润滑状态z流体动压润滑：依靠运动副的两个滑动表面的形状在相对运动时产生收敛型油楔，形成具有流体润滑状态流体润滑状态流体润滑的基本方程流体润滑的基本方程流体润滑的基本方程流体润滑的基本方程流体润滑的基本方程流体润滑状态动压动压推力轴承平面动压径向轴承平面动压径向轴承的展开面为平面, 只形成一个楔形间隙, 无需开设供气装置。

这种轴承的结构简单, 但稳定性较差。

当轴瓦采用多孔质材料时, 可使稳定性能得到改善。

在轴瓦外加上弹性膜片支承可以提高轴承的稳定性。

多楔动压径向轴承多楔动压径向轴承。

流体润滑的基本原理之流体动力润滑流体润滑研究和发展机器在运动时，运动的零部件之间必定会发生摩擦从而造成磨损，而润滑是减小摩擦、减轻甚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。

战后各工业国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3．弹性流体动力润滑流体动力润滑原理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。

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。

流体动力润滑的形成原理
流体动力润滑是一种润滑方式，它利用流体的动力来减少两个相对运动的固体表面之间的摩擦。

流体动力润滑的形成原理基于流体力学和润滑理论，具体如下：
1. 相对运动的固体表面之间存在着摩擦力，当两个表面接触时，它们之间会产生摩擦力，使得它们不能完全分离。

2. 当两个表面之间形成流体膜时，流体膜可以减少两个表面之间的摩擦力。

流体膜的形成需要满足一定的条件，如表面的光滑度、流体的粘度、流体的速度等。

3. 流体动力润滑的形成原理是利用流体的动力来减少两个表面之间的摩擦力。

当两个表面接触时，流体会受到表面的挤压而流动，形成一个流体膜。

流体膜的形成需要满足一定的条件，如表面的光滑度、流体的粘度、流体的速度等。

4. 流体动力润滑的形成原理还涉及到流体动力学的知识。

当两个表面之间形成流体膜时，流体的流线分布发生了变化，导致流体的压力分布也发生了变化。

通过分析流体的压力分布，可以得到流体膜的形成原理。

总之，流体动力润滑的形成原理是利用流体的动力来减少两个表面之间的摩擦力，其形成需要满足一定的条件，包括表面的光滑度、流体的粘度、流体的速度等。

同时，还需要涉及到流体动力学的知识，以分析流体的压力分布。

弹性流体动压润滑理论—线接触问题的研究一、流体润滑状态润滑的日的是在摩擦表面之间形成低剪切强度的润滑膜，用它来减少摩擦阻力和降低材料磨损．润滑膜可以是由液体或气体组成的流体膜或者固体膜。

根据润滑膜的形成原理和特征，润滑状态可以分为：(1)流体动压润滑；(2)流体静压淀滑；(3)弹性抗体动压润滑；(4)边界润滑；(5)干摩擦状态等五种基本类型。

表1—1列出了各种润滑状态的基本特征。

表各种润滑状态的基本特征图膜厚度与粗糙度各种润滑状态所形成的润滑膜厚度不同，但是单纯由润滑膜的厚度还不能准确地判断润滑状态；尚须与表面粗糙度进行对比．图l—1列出润泽胶厚度与粗糙度的数量级．只有当润滑胜厚度足以超过两表面的粗糙峰高度时，才有可能完全避免峰点接触而实现全膜流体润滑，对于实际机械中的摩擦副，通常总是几种润滑状态同时存在，统称为混合润滑状态。

二、弹性流体动压润滑理论对于刚性表面的流体润滑，通常称为流体动压润滑理论；而对于弹性表面的润滑问题，还需要加入弹性变形方程，因此称为弹性流体动压润滑理论。

弹性流体动压润滑理论（Elasto-Hydrodynamic Lubrication）简为弹流体润滑称（EHL或EHD），它主要研究点线接触摩擦副的润滑问题。

由于这类问题的主要特点是：由于摩擦副的载荷集中作用，接触区内的压力很高，因而在润滑计算中要考虑接触表面的弹性变形和润滑刘的粘压效应。

在1949提出的弹流体润滑入口区分析方法，首次将Reynolds流体润滑理论和Hertz弹性接触理论联系起来处理弹流体润滑问题，并提出线接触等温弹流体润滑问题的近似解。

2.1线接触的弹性变形2.1.1Hetrz接触理论Hetrz接触理论讨论了一个弹性圆柱和刚性平面线接触时的压力分布和弹性变形情况。

如图12—1点划线表示半径为R的弹性圆柱与刚性平面在无载荷条件下相互接触的情况。

当施加载荷W以后，两表面相互挤压而产生位移，此时变形后的情况如图12—l中的实线所示。

第四章流体润滑原理概述用具有润滑性的一层膜把相对运动的两个表面分开，以防止这些固体表面的直接接触，并使滑动过程中表面间的摩擦阻力尽可能减小，表面的损伤尽量减低，这就是润滑。

根据分隔固体表面的材料不同，润滑可分为以下三类：①流体润滑：摩擦副两表面间被具有一定粘度的流体完全分开。

将固体间的外摩擦转化为流体的内摩擦。

②边界润滑：摩擦界面上存在着一层具有良好润滑性的边界膜，但不是介质的膜。

相对于干摩擦来说，边界润滑具有比较低的摩擦系数，能有效地减轻接触表面的磨损。

③固体润滑：广义来说，固体润滑也是一种边界润滑。

就是用摩擦系数比较低的材料（固体润滑剂或固体润滑材料），在摩擦界面上形成边界膜，以降低接触表面的磨损和摩擦系数。

对于流体润滑的系统研究约在19世纪末逐渐展开。

1883年塔瓦（Tower）发现了轴承中的流体动压现象。

彼得洛夫（Петров）研究了同心圆柱体的摩擦及润滑。

随即雷诺（Reynold）应用了数学和流体力学的原理对流体动压现象进行了分析，发表了著名的雷诺方程。

为流体动力润滑奠定了基础。

后来一些科学家，在求解雷诺方程，以及将雷诺方程应用于工程实际中作出了贡献，并解决了很多雷诺方程假设以外的问题，。

对于线接触及点接触的滚动件，在重载条件下的润滑问题，考虑了接触零件表面间的弹性变形及润滑剂的粘-压效应。

于20世纪中叶，格鲁宾（Грубин）提出了著名的弹性流体动力润滑的计算公式。

以后的道松（Dowson）郑绪云（Cheng）温诗铸等的进一步发展，使弹性流体动力润滑理论日趋成熟。

随着科学技术的发展，流体润滑中的紊流、惯性、热效应等以及非牛顿流体润滑等问题也展开了研究。

流体润滑定义：在适当条件下，摩擦副的摩擦表面由一层具有一定厚度的粘性流体完全分开，由流体的压力来平衡外载荷。

流体层中的分子大部分不受金属表面离子、电子场的作用而可以自由地移动。

这种状态称为流体润滑。

流体润滑的摩擦性质完全取决于流体的粘性，而与两个摩擦表面的材料性质无关。

弹性流体动力脂润滑机理与实验研究润滑是降低摩擦、减少磨损的主要手段。

大概有80%以上的滚动轴承和20%的滑动轴承是脂润滑的。

润滑脂的主要作用就是在轴承的摩擦界面间提供一层润滑膜，防止摩擦界面直接接触。

因润滑膜变薄或破裂而导致的摩擦系数增大或摩擦磨损，是导致机械零件和设备失效的主要原因。

润滑膜的厚度直接反映了脂润滑的润滑性能，所以人们通过各种方法，包括理论计算和实验测试等方法，对油润滑的润滑膜厚度及润滑性能研究。

润滑脂有极其复杂的流变性能，表现出强烈的非牛顿流体性质。

脂润滑的弹流润滑动压理论的实际工程计算比油润滑要复杂得多。

润滑现象常常发生在毫米级的微小区域内，润滑膜的厚度常为微米级甚至纳米级，要对这么微小的区域内的复杂润滑现象进行测试，技术上是相当困难的。

本课题的目的就是要在前期研究的基础上，对脂润滑理论及润滑测试技术的某些不足加以改进和完善。

本文具体进行了以下几个方面的研究工作：1.研制了脂润滑弹流试验台。

对油润滑的弹流试验台的机械传动装置、图像采集装置、供油及加载装置等进行了改造设计，研制出脂润滑弹流试验台，传动稳定性得到了提高，控制更加方便，采集到的图像清晰稳定，静态测量结果与理论计算结果相符合，改造与设计结果符合预期。

2.对基于相对光强原理的光干涉膜厚测量法，当光干涉级次超过零级的时候，提出了一个普适的膜厚计算公式，讨论了双光束干涉应用的条件，和基于双光束干涉的真实光强——膜厚干涉曲线改进了相对光强法的测量精度，并讨论了基于数字式高速工业相机和基于交流伺服电机的膜厚动态测量技术；基于动态测量技术确定了光干涉的级次，测量了基础油的润滑膜厚度，基于普适公式计算出完整的膜厚形状。

3.提出了一种无需动态标定干涉级次的多波长干涉测量润滑膜膜厚的方法，测量中只需要静态和目标工况稳定运行的的图像，能综合利用不同波长单色光在同一膜厚有不同光强分辨率的特点，提高膜厚测量精度；指出技术的关键是光强——膜厚曲线的标定和拟合。

弹性流体动力润滑的机理
依靠润滑剂的粘附作用，两圆柱体相互滚动时将润滑剂带入间隙。

由于接触压力较高使接触面发生局部变形，接触面积增大，并形成了一个平行缝隙，在出油口处的接触面边缘出现了使间隙变小的突出部分，称为缩颈现象，此处形成了最小油膜厚度，出现了第二个峰值压力。

弹性流体动压润滑理论，是研究相互滚动或滚动伴有滑动的条件下，两弹性物体间流体动压润滑膜的力学性质。

与普通流体动压润滑理论的区别在于：高接触应力；接触物体不假定其为刚体，而是弹性体。