流体动力润滑
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液体动力润滑径向滑动轴承设计计算流体动力润滑的楔效应承载机理已在第四章作过简要说明,本章将讨论流体动力润滑理论的基本方程(即雷诺方程)及其在液体动力润滑径向滑动轴承设计计算中的应用。
(一)流体动力润滑的基本方程流体动力润滑理论的基本方程是流体膜压力分布的微分方程。
它是从粘性流体动力学的基本方程出发,作了一些假设条件后得出的。
假设条件:流体为牛顿流体;流体膜中流体的流动是层流;忽略压力对流体粘度的影响;略去惯性力及重力的影响;认为流体不可压缩;流体膜中的压力沿膜厚方向不变。
图12-12中,两平板被润滑油隔开,设板A 沿x 轴方向以速度v 移动;另一板B 为静止。
再假定油在两平板间沿 z 轴方向没有流动(可视此运动副在z 轴方向的尺寸为无限大)。
现从层流运动的油膜中取一微单元体进行分析。
作用在此微单元体右面和左面的压力分别为p 及p p dx x ∂⎛⎞+⎜∂⎝⎠⎟,作用在单元体上、下两面的切应力分别为τ及dy y ττ⎛⎞∂+⎜⎟∂⎝⎠。
根据x 方向的平衡条件,得:整理后得根据牛顿流体摩擦定律,得,代入上式得 该式表示了压力沿x 轴方向的变化与速度沿y 轴方向的变化关系。
下面进一步介绍流体动力润滑理论的基本方程。
1.油层的速度分布将上式改写成(a)对y 积分后得(c)根据边界条件决定积分常数C1及C2:当y=0时,v= V;y=h(h为相应于所取单元体处的油膜厚度)时,v=0,则得:代入(c)式后,即得 (d)由上可见,v由两部分组成:式中前一项表示速度呈线性分布,这是直接由剪切流引起的;后一项表示速度呈抛物线分布,这是由油流沿x方向的变化所产生的压力流所引起的。
2、润滑油流量当无侧漏时,润滑油在单位时间内流经任意截面上单位宽度面积的流量为:将式(d)代入式(e)并积分后,得(f)设在 p=p max处的油膜厚度为h0(即时当润滑油连续流动时,各截面的流量相等,由此得 :整理后得该式为一维雷诺方程。
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。
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。
流体润滑的分类:根据液体压力形成的方式可分为流体静压润滑和流体动压润滑。
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。
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。
流体动压润滑原理引言流体动压润滑原理是一种应用于机械工程中的润滑技术,通过利用流体的动态特性来减小机械摩擦,降低磨损和能量损失。
本文将详细介绍流体动压润滑的原理以及其在实际应用中的重要性和优势。
一、流体动压润滑的基本原理流体动压润滑是基于流体动力学原理的一种润滑方式。
当两个摩擦面相对运动时,介质流体被注入到摩擦面之间,形成一层润滑膜。
当摩擦面运动时,润滑膜中的流体会受到压力的作用,产生动压力。
这种动压力可以有效地减小摩擦力,降低磨损和能量损失。
二、流体动压润滑的工作原理1. 流体动压润滑的工作原理可以用流体动力学的基本原理来解释。
当两个摩擦面之间存在一层流体润滑膜时,摩擦面的相对运动会使流体膜中的流体发生剪切。
根据流体剪切力的原理,流体膜中的流体会产生阻力,使摩擦面之间的相对运动受到阻尼作用,从而减小了摩擦力和磨损。
2. 流体动压润滑的工作原理还可以通过流体静压力的原理来解释。
当摩擦面之间的流体膜被注入后,流体在摩擦面上形成了一个封闭的液体膜,并受到定向压力的作用。
这种定向压力是由于流体在摩擦面上的静压力产生的。
当摩擦面相对运动时,静压力会产生动态压力,从而减小了摩擦力和磨损。
三、流体动压润滑的应用流体动压润滑广泛应用于机械工程中,特别是在高速、高负荷和高精度要求的设备中。
以下是一些流体动压润滑的典型应用:1. 轴承润滑流体动压润滑在轴承中起着至关重要的作用。
通过在轴承内部注入润滑油或润滑脂,形成一层流体膜,可以有效减小轴承的摩擦和磨损,延长轴承的使用寿命。
2. 涡轮机械在涡轮机械中,流体动压润滑可以有效地降低叶轮和导向叶片之间的摩擦,提高机械的效率和可靠性。
3. 液力传动装置流体动压润滑在液力传动装置中起着重要的作用。
通过在液力传动装置内部注入润滑油,形成一层流体膜,可以有效减小传动装置的摩擦和磨损,提高传动效率和可靠性。
4. 液压系统在液压系统中,流体动压润滑可以减小液压泵和液压缸之间的摩擦和磨损,提高系统的工作效率和可靠性。
流体动力润滑的原理引言:在机械设备的运行过程中,润滑是至关重要的,它能减少摩擦损失、延长设备寿命、提高工作效率。
而流体动力润滑作为一种常见的润滑方式,其原理是基于流体的性质和运动,通过流体的流动来实现润滑效果。
本文将详细介绍流体动力润滑的原理及其应用。
一、流体的性质和流变特性1. 流体的性质流体是指在外力作用下能够流动的物质,包括液体和气体。
与固体不同,流体具有流动性、不可压缩性和变形能力,这些性质决定了流体动力润滑的可行性。
2. 流变特性流体的流变特性是指其在受力作用下的变形行为。
常见的流变特性有黏度、剪切应力和剪切速率。
黏度是衡量流体内部分子间相互作用力大小的指标,剪切应力是流体内部不同层之间相对运动时产生的应力,剪切速率是流体内部不同层之间相对运动的速度。
二、流体动力润滑的原理1. 润滑膜的形成流体动力润滑的关键在于形成润滑膜,润滑膜能够分隔摩擦表面,减少直接接触和摩擦力。
当两个摩擦表面之间施加外力时,流体会被挤压到摩擦表面之间,形成一个润滑膜。
润滑膜的形成与流体的黏度和剪切速率有关,黏度越高、剪切速率越大,润滑膜越容易形成。
2. 润滑膜的稳定性润滑膜的稳定性对于流体动力润滑的效果至关重要。
润滑膜的稳定性取决于流体的黏度、剪切应力和摩擦表面的形状,这些因素共同影响着润滑膜的厚度和稳定性。
当润滑膜稳定且厚度适当时,摩擦表面之间的直接接触和摩擦力将被最大程度地减少。
三、流体动力润滑的应用1. 润滑油润滑油是最常用的流体动力润滑介质,其黏度和流变特性能够满足各种工况需求。
润滑油的选择应根据设备的工作条件、环境温度和负荷情况来确定,以保证润滑效果的良好和设备的正常运行。
2. 润滑系统流体动力润滑常常需要通过润滑系统来实现。
润滑系统包括油泵、油箱、管道和润滑点等组成部分。
油泵负责将润滑油送到润滑点,油箱用于储存润滑油,管道则起到输送润滑油的作用。
润滑系统的设计和运行状态对流体动力润滑的效果有着重要影响。
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。
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。
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。
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。