流体动压润滑与静压润滑.ppt

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1、第五章流体动压润滑与静压润滑理论概述Reynolds方程Reynolds方程的简化推力轴承径向轴承静压润滑理论一、概述润滑的定义：摩擦幅副间加入低剪切强度的物质，以降低摩擦磨损。润滑的分类润滑剂：气、液、固润滑状态：流体、混合、边界、干摩擦润滑状态的判别：指标：膜厚比λ(λ=hmin/σq）、摩擦因数润滑状态过程金属摩擦副的滑动摩擦：干摩擦—最不利边界摩擦—最低要求流体摩擦混合摩擦几种摩擦的界限常以膜厚比来大致估计：式中：hmin——最小公称油膜厚度，mRq1——接触表面轮廓的均方根偏差，mRq2——接触表面轮廓的均方根偏差，m≤0.4,干摩擦≤1，边界摩擦；＝1～3，混合

2、摩擦；＞3，流体摩擦润滑状态的判别润滑状态膜厚比λ载荷的分布干摩擦λ<0.4载荷全部由微凸体承担边界润滑0.4<λ<1载荷主要由微凸体承担混合润滑1<λ<3载荷由微凸体、油膜共同承担流体润滑λ>3载荷全部由油膜承担，摩擦磨损极小。表面膜厚度不同润滑状态下的摩擦因数膜厚比对滚动轴承疲劳寿命的影响润滑状态过程STRIBECK根据滑动轴承与滚动轴承的实际测量，研究了随着工况条件的改变，润滑状态的过度过程。为了消除温度对粘度的影响，采用25℃作为计算摩擦因数的依据，将润滑状态分为三个区域。流体润滑：油膜h>Rq，摩擦特性完全取决于液体的体相性能，μ与流体的粘度有关。气体润滑、磁浮。边界润滑：

3、摩擦特性完全由润滑膜理化性能、表面特性和接触力学所决定。混合润滑：摩擦特性取决于液体的体相性能，又取于润滑膜理化性能、表面特性和接触力学所决定STRIBECK曲线1：当粘度、速度太低、压力太高，轴承数ηv/p较小，处于边界润滑区（Ⅲ区），μ大、磨损大，对润滑起主要作用的是润滑油和表面的理化性能。2：当轴承数ηv/p增加，部分动力润滑增加，过渡到混合润滑（Ⅱ区），μ和磨损逐渐降低。3：轴承数ηv/p进一步增加至一定程度，油膜足以承担全部载荷，过渡到液体润滑，摩擦磨损极低，润滑性能取决于油的体相性能（如粘度）。流体润滑简介定义：固体摩擦表面之间依靠所维持的一层充分厚的粘性流体膜进行润滑。特

4、点：摩擦因数极小，磨损很小。分类(油膜形成的机理)：静压润滑：外接油泵来产生压力动压润滑：粘性流体在两个相对运动的表面所形成楔形间隙来产生压力。流体动压润滑：收敛楔形间隙形成液体动力油膜弹性流体动压润滑(EHL)：粘度效应及两金属间表面的弹性变形形成流体动力油膜热楔形油膜：热变形效应产生楔形间隙来建立油膜挤压油膜：靠两表面间的法向挤压建立油膜压力流体润滑楔形油膜弹性流体润滑（EHL）挤压油膜二、Reynolds方程1886年Reynolds从流量平衡和力平衡原理推导出流体动压润滑过程的数学表达式，它是流体动压润滑的基本方程。假设：流动不可压缩、层流、牛顿流体、略去体积力和惯性、界面上无

5、润滑动等。三维Reynolds方程式中右边三项表明流体动压润滑产生的原因分别为油楔形状效应、表面伸缩效应以及法向挤压效应。三、Reynolds方程的简化1三维Reynolds方程的简化(1)令U=U1+U2，V=V1+V2(2)际上很少两个相互垂直方向均有油楔和速度的运动，设(3)在实际稳定运转的轴承中，上下表面不可渗透的，故Wh-W0=0(4)再假定粘度η在各方向不变。通过以上简化可得：2宽度方向无限长轴承只考虑油膜X方向上的压力变化，在轴承Y方向看成无限长，在Y方向压力均衡，对Y的导数为0。Reynolds方程简化为：3宽度方向无限短轴承在Y方向的轴承宽度L远远小于X方向的长度B，

6、在X方向的压梯度远小于Y方向的，故在X方向上的压力变化可勿略不计。Reynolds方程简化为：四、推力轴承的设计应用的主要设备有：大型风机，泵，蒸汽轮机，燃气轮机，内燃机，发电机，　　　　　　　　　　其它转动设备。结构:瓦块固定，转子旋转，并承担载荷。瓦块开有油槽，斜表面，转子运动将油带入收敛楔形产生动压润滑。推力轴承的结构轴承表面扇形滑块和油沟组成油沟对应的圆心角占15%。滑块宽度B=0.85Dm/n滑块长度L=（D1-D2）/2轴承的总承载量为nWD1、D2、Dm分别为推力盘的外径、内径和中径，n为滑块数在工程设计中常用长方形代替扇形，当K=1时，扇形滑块的承载量仅比长方形滑块多7

7、%。可倾斜瓦块X0xUBhh1ho可倾斜瓦块压力无量纲方程压力分布K=1从图可知：K=1时，轴承接近最佳承载条件，K＞1，承载能力下降。X/B与K的对应关系XBk=0时，支承中心在中间，K越大，支承中心越偏离中间位置，越靠近出口。例题1某固定斜瓦推力轴承的长度为100mm，宽度为500mm，最小膜厚50μm，在粘度为30cP的矿物中以1m/s的速度滑行。膜厚比处于能产生最大负荷能力的数值，试计算最大压力及其位置以及法向承载量、体积流量、滑动表面