流体静压润滑

第一章摩擦.磨损.润滑及润滑剂概论摩擦、磨损、润滑的种类及其基本性质│润滑剂及其基本性能指标│润滑剂的种类一、摩擦.磨损.润滑的种类及其基本性质摩擦、磨损、润滑是一种古老的技术，但一直未成为一种独立的学科。

1964年英国以乔斯特（Jost）为首的一个小组，受英国科研与教育部的委托，调查了润滑方面的科研与教育状况及工业在这方面的需求。

于1966年提出了一项调查报告。

这项报告提到，通过充分运用摩擦学的原理与知识，就可以使英国工业每年节约510,000,000英镑，相当于英国国民生产总值的1%。

这项报告引起了英国政府和工业部门的重视，同年英国开始将摩擦、磨损、润滑及有关的科学技术归并为一门新学科--摩擦学（Tribology）。

摩擦学是研究相互作用、相互运动表面的科学技术，也可以说是有关摩擦、磨损及润滑的科学与技术统称为摩擦学（Tribology）。

科学地控制摩擦，中国每年可节省400亿人民币。

故改善润滑、控制摩擦，就能为我们带来巨大的经济利益。

中国工程院咨询研究项目《摩擦学科学及工程应用现状与发展战略研究》调查显示，2006年全国消耗在摩擦、磨损和润滑方面的资金估计为9500亿元，其中如果正确运用摩擦学知识可以节省人民币估计可达到3270亿元，占国内生产总值GDP的1.55%。

美国机械工程学会在《依靠摩擦润滑节能策略》一书中提出，美国每年从润滑方面获得的经济效益达6000亿美元。

1986年，中国的《全国摩擦学工业应用调查报告》指出，根据对我国冶金、石油、煤炭、铁道运输、机械五大行业的调查，经过初步统计和测算，应用已有的摩擦学知识，每年可以节约37.8亿元左右，约占生产总值（5个行业1984年的可计算部分）的2.5%。

润滑油的支出仅是设备维修费用的2%～3%。

实践证明，设备出厂后的运转寿命绝大程度取决于润滑条件。

80%的零件损坏是由于异常磨损引起的，60%的设备故障由于不良润滑引起。

中国每1000美元产值消耗一次性能源（折合石油）为日本的5.6倍，电力为日本的2.77倍，润滑油耗量为日本的3.79倍。

一.是非题：正确的在（）中写“＋”，错误的在（）中写“－”（本大题共21 小题，每小题-1分，总计-21 分）1、流体动力润滑与流体静力润滑中压力油膜的建立都与两摩擦表面间的相对速度有关。

( )2、温度是影响油粘度变化的重要因素，随温度升高，粘度亦随之升高（即粘度值增加）。

( )3、温度及压强是影响油粘度变化的主要因素，对于一般滑动轴承，润滑计算只考虑温度影响，忽略压强对粘度的影响是合理的。

( )4、以一定相对速度运动的两平行板间的流体不能建立压力油膜，但只要两板构成了楔形空间，即可形成压力油楔。

( )5、某两金属摩擦表面的摩擦系数μ＝0.01～0.001，说明处于边界润滑状态。

( )6、两滑动金属摩擦表面间的摩擦系数μ=0.01～0.001，可说明它们大约处于流体润滑状态。

( )7、机器零件之间在工作中有相互摩擦时，都要求其摩擦副间的摩擦阻力小。

( )8、库伦摩擦定律认为，滑动摩擦力大小与接触面积无关，只适用于粗糙表面，而不适用于光滑表面。

( )9、油润滑的运动副中，物理吸附的摩擦系数随分子膜的层数增多而降低。

()10、油润滑的运动副，物理吸附膜的摩擦系数与吸附膜分子的层数有关，层数多，摩擦系数亦增加。

( )11、油润滑的运动副，物理吸附膜是润滑油中的脂肪酸的一种极性化合物，物理吸附过程中要发生化学反应。

( )12、含极压添加剂的润滑油在工作温度不高时，亦具有良好的减摩性。

( )13、含极压添加剂的润滑油在工作温度高时，才易体现出它的良好的减摩作用。

( )14、两零件表面之间如果有摩擦，一定产生磨损。

( )15、两摩擦表面在空气中的摩擦系数与在真空中纯净表面的摩擦系数相同。

( )16、摩擦的库伦公式F=μF N适用于干摩擦、流体摩擦、固体润滑。

( )17、摩擦库伦公式F＝μF N除适用于干摩擦情况外，亦适用于固体润滑但不适用流体摩擦。

( )18、油的粘度指数VI值越小，表明该油的温度变化时，粘度的变化也较小。

润滑油知识（专业术语）蒸发度润滑脂的蒸发度是指在规定条件下蒸发后,润滑脂的损失量所占的质量百分数。

润滑脂的蒸发度主要取决于所采用的基础油的种类、馏分组成和分子量。

高温、宽温度条件下使用的润滑脂,其蒸发度的测定尤为重要,蒸发度可以定性地表示润滑脂上限使用温度。

润滑脂基础油蒸发损失,就会使润滑脂中的皂基稠化剂含量相对增大,导致脂的稠度发生变化,使用中会造成内摩擦增大,影响润滑脂的使用寿命。

因而,蒸发度指标可以从一定程度上表明润滑脂的高温使用性能。

SH/T0337一92是皿式法测定润滑脂蒸发度的方法。

GB/T7325一87是测定润滑脂和润滑油蒸发损失的方法,方法概要;把放在蒸发器里的润滑脂试样,置于规定温度的恒温浴中,热空气通过试样表面22h,根据试样失重计算蒸发损失。

为了更好地评价车辆及工程机械所用润滑脂的高温性能,还要通过模拟试验,测定高温条件下轴承的工作特性及测定轴承漏失量。

据统计,绝大部分滚动轴承润滑都采用润滑脂,因此,润滑脂的轴承使用寿命是一项极其重要的性能指标。

润滑脂在高温轴承寿命试验机上的评定,可以模拟润滑脂在一定的高温、负荷、转速条件下的工作性能,因此,测得的结果对实际使用具有一定的参考价值。

一般是在试验机上观测,当润滑脂达到使用寿命时，脂膜破坏,出现破坏力矩的峰值,试验自动停车,还会伴随出现轴承温升记录指示值剧升和干摩擦噪声,若经反复启动仍不能转动，则表示润滑脂膜巳遭破坏,试验结束,试验所进行的时问就是润滑脂的高温轴承寿命。

一般而言,润滑脂的轴承寿命越长,表示其使用期也越长。

介电常数我们测定润滑油的介电常数来监测在油润滑油的质量，对于润滑油介电常数的下降或上升有标准吗？好几种方法和ASTM规程用于检测油品的介电常数。

检测目的可能有很多种，比如水含量，酸值，极性的不溶物，磨损金属等等。

有很多因素，包括温度都会影响到介电常数。

有的仪器使用时间分辨技术，有的使用电介质光谱法。

还有的只是简单地给出类似的数值表示介电常数。

流体静压润滑的原理《流体静压润滑的原理：一次意外的“油”发现》嘿，你知道流体静压润滑不？这玩意儿可有点意思呢。

我就先给你打个比方吧，就像你走在那种超级滑溜的冰面上，脚底下感觉就像有啥东西在托着你，让你滑得顺顺当当的，流体静压润滑就有点那感觉，不过它可不是冰，而是靠一种巧妙的流体力量。

我给你讲讲我遇到的一件事吧。

我之前在一个老工厂里瞎晃悠，那里面有好多老机器。

有一台老设备，总是嘎吱嘎吱响，工人师傅们就很头疼。

我就好奇凑过去看，那机器的轴承部分磨损得特别厉害。

这时候有个老师傅过来了，他捣鼓了半天，最后决定给这个轴承部分重新弄一弄润滑系统。

他拿来了一些油，还有一些奇怪的小装置。

我就站在旁边看他操作。

他先是在轴承周围安装了一些小通道，就像那种特别细小的沟渠一样。

然后小心翼翼地把油通过这些小通道灌进去。

我当时还纳闷呢，这油进去能有啥大作用？老师傅一边操作一边跟我说：“这油啊，可不仅仅是为了减少摩擦那么简单。

”他接着解释，这就跟流体静压润滑的原理有关。

你看啊，这油在这些小通道里，就像是一群听话的小士兵。

当机器开始运转的时候，这个轴承就开始有压力了。

这压力一作用在油上，油可不会就那么乖乖被压扁。

就好比你用手去按一个装满水的气球，水会在气球里到处跑，去抵抗你手的压力。

这油也是一样，在轴承和它周围的小空间里，油被压着，但是它会产生一种向外的力。

这个力就把轴承给托起来了，就像有无数双小手把轴承轻轻地托着，不让它直接和机器的其他部分干巴巴地摩擦。

我看着老师傅继续调整那些小装置，让油能更均匀地分布在需要润滑的地方。

他说：“这油的流量啊，还有压力都得刚刚好。

要是油太少，或者压力不够，那就托不住轴承，还会磨损；要是油太多或者压力太大呢，就会浪费油，还可能把机器的其他部分给弄坏喽。

”我这时候才恍然大悟，原来这小小的油，通过这样巧妙的安排，就能有这么大的作用。

就像流体静压润滑一样，靠的就是这个流体（在这里就是油啦）的压力，来让两个相互接触的部件之间形成一种稳定的支撑和润滑的状态。

润滑的的基本原理一、润滑的作用（1）减磨作用：在相互运动表面保持一层油膜以减小摩擦，这是润滑的主要作用。

（2）冷却作用：带走两运动表面因摩擦而产生的热量以及外界传来的热量，保证工作表面的适当温度。

（3）清洁作用：冲洗运动表面的污物和金属磨粒以保持工作表面清洁。

（4）密封作用：产生的油膜同时可起到密封作用。

如活塞与缸套间的油膜除起到润滑作用外，还有助于密封燃烧室空间。

（5）防腐作用：形成的油膜覆盖在金属表面使空气不能与金属表面接触，防止金属锈蚀。

（6）减轻噪音作用：形成的油膜可起到缓冲作用，避免两表面直接接触，减轻振动与噪音。

（7）传递动力作用：如推力轴承中推力环与推力块之间的动力油压。

二、润滑分类1．边界润滑两运动表面被一种具有分层结构和润滑性能的薄膜所分开，这层薄膜厚度通常在0.1µm以下，称边界膜。

在边界润滑中其界面的润滑性能主要取决于薄膜的性质，其摩擦系数只取决于摩擦表面的性质和边界膜的结构形式，而与滑油的粘度无关。

2．液体润滑两运动表面被一层一定厚度（通常为1.5μm～2μm以上）的滑油液膜完全隔开，由液膜的压力平衡外载荷。

此时两运动表面不直接接触，摩擦只发生在液膜界内的滑油膜内，使表面间的干摩擦变成液体摩擦。

其润滑性能完全取决于液膜流体的粘度，而与两表面的材料无关，摩擦阻力低、磨损少，可显著延长零件使用寿命。

这是一种理想的润滑状态。

1）液体动压润滑动压润滑由摩擦表面的几何形状和相对运动，借助液体的动力学作用，形成楔形液膜产生油楔压力以平衡外载荷。

如图5-1所示，在正常运转中，只要供油连续，轴颈就会完全被由润滑油动力作用而产生的油楔抬起，同时在轴承与轴颈之间形成一定偏心度，轴颈所受负荷由油楔中产生的油压所平衡。

此油楔的形成与其产生的压力主要与以下因素有关：图5-1 楔形油膜的形成（1）摩擦表面的运动状态：转速越高，越容易形成油楔。

（2）滑油粘度：粘度过大，则难以涂布。

（3）轴承负荷：负荷越高，越难以形成油楔。

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。

流体润滑分类
◆流体动压润滑：在两个做相对运动物体的摩擦表面上，借助于摩擦表面的几何形状
和相对运动而产生具有一定压力的粘性流体膜，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。

◆弹性流体动压润滑：相对运动表面的弹性变形与流体动压作用都对润滑油的润滑性
能起着重要作用的一种润滑状态。

⏹流体静压润滑是从外部供给具有一定压力的流体来平衡外载荷。

流体动压润滑是由
摩擦表面几何形状和相对运动，借助粘性流体的动力学产生动态压力，用此润滑膜的动压来平衡外载荷，弹性流体动压润滑理论是研究在点、线接触条件下，两弹性物体间的流体动力润滑膜的力学性质。