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。
流体润滑的优点：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。
这里着重介绍流体动压润滑原理及流体润滑基本方程。根据摩擦表面的几何形状、尺寸、间隙、流体粘度、相对运动速度和载荷等条件，运用（粘性）流体力学的方法，分析流体润滑膜的压力分布、厚度、流量、摩擦力、发热量和温升等。以便正确设计和选择参数，确保形成流体润滑。
4.1流体粘度
在流体润滑理论中，流体（润滑油）的粘度是表征润滑油性质的重要指标。 流体的粘性是流体内部对抗相对运动或变形的一种物理性质，也就是流体分子彼此流过时所产生的一种内摩擦阻力。粘性的大小以粘度表示。
4.1.1动力粘度（绝对粘度）
可将流动的液体看作是无限多的极薄的液层组成，液体的内摩擦就是各液层之间相对滑动引起的剪切应力τ，τ的方向在运动较快一层与运动方向相反，在较慢一层则与运动方向相同。其示意图见图4.1。
剪应力τ（流体作切向运动的单位面积阻力）与速度梯度成正比。
du
dy
τη
=（牛顿粘性公式） 式中：η 为粘度系数（动力粘度或绝对粘度）。其物理意
义为：两个面积各为1m 2的平行液面，相距1m ，以1m/s 的速度作相对运动，如此时产生的阻力为1N （牛顿）时，动力粘度η为1Pa ·s 。
s m kg s m s m
kg s m N s Pa m
s m Pa dy du ?=
??=?=?===222/τη
图4.1 液体内摩擦示意图
动力粘度的单位为Pa ·s(帕斯卡·秒）；量纲为M·L -1·T -1（质量·长度-1·时间
-1
）。
实用时,采用P （泊）为动力粘度的单位。1P=1dyn ·s/cm 2=0.1Pa ·s 1P=0.1Pa·s=100cP 1cP=10-2P=10－
3Pa·s ； cP 厘泊
水的η＝1×10－3Pa·s ； 空气的η＝0.02×10－3Pa·s ； 润滑油的η＝2～400×10－3Pa·s 。 在英制中，动力粘度称为雷恩（Reyn ）。 1Reyn≈69000P
4.1.2运动粘度
将同一温度下某液体的动力粘度和该液体的密度之比定义为运动粘度ν 。
η
νρ
=
式中：ρ 流体密度，单位 g/cm 3；（一般润滑油的密度ρ＝0.85～0.95g/cm 3）
ν 运动粘度，单位m 2/s ；
实用时因为ν的单位太大，用沲（斯托克斯）St 作为运动粘度的单位，令
1 St ＝1cm 2/s
1St=10-4m 2/s=100cSt
1cSt=10-6 m 2/s ＝mm 2/s cSt （厘沲）
4.1.3影响粘度的因素 ①温度的影响
流体的粘度受温度影响明显。温度升高，流体膨胀，分子间的距离增大，吸引力减小，粘度降低。
通常50℃以下，粘度随温度变化十分显著，特别是当溶解于油中的烃类的析出，和极性分子的相互吸引，使粘度明显增大，甚至失去流动性。而50℃以上粘度变化缓慢。如图4.2所示。
据实验结果归纳出一个经验公式：
()
βηη=-=t f dt d 1
1 式中：β 粘-温系数；
t 温度
()Λ+++=2ct bt a t f
为温度t 的多项式。
如果只取第一项，则上式可化为：
粘度c P
50温度
图4.2 典型的粘温曲线
称雷诺粘度方程 式中：k’ 常数；
t 测试温度（℃）；
t 0 室温（℃）
此式比较简单，但不够精确。适用于温度变化较小的情况下。 如果取前两项或三项，则得
()
m
s
a t η=
+ 斯洛特（Slotte ）方程
或 b t ke
θη??
?+??
= 福格尔（V ogel ）方程。
用这些方程计算繁复，但比较精确。
通常，人们用相对值来表示粘度随温度变化的程度，如粘度比，粘度-温度系数，及粘度指数等。
a.粘度比
同一润滑油在低温下的运动粘度与高温下的运动粘度之比值，称为该油的粘度比。通常用
50
100
νν来表示粘度比。此值越小（接近1），表示粘温性能越好。 b.粘度-温度系数
同一润滑油在0℃和100℃时的运动粘度之差与该油在50℃时的运动粘度之比。
粘-温系数＝
0100
50
ννν-。该系数的值越小，表示润滑油的粘温性能越好，即粘度随温度变化越小。此系数是用于评定温度使用范围较大的高粘度润滑油。
c.粘度指数
粘度指数是衡量润滑油粘度随温度变化程度的指标.粘度指数高,表示其粘度随温度的变化小,即粘温曲线平缓,粘温性能好。
粘度指数的大小分成四段：
低粘度指数 <35；中粘度指数 35～80；高粘度指数 80～110；很高粘度指数 >110。
根据我国石油产品国家标准GB ／T1995－88规定，粘度指数VI 值按以下方法计算：
当粘度指数≤100时，
100?--=H L U L VI 100?-=D
U L VI
()0't t e k --=βη
式中： L 与试样100℃时的运动粘度相同，粘度指数为0的石油产品在40℃时的运动粘度， mm 2/s ；
H 与试样100℃时的运动粘度相同，粘度指数为100的石油产品在40℃时的运动粘度， mm 2/s ；
U 试样40℃时的运动粘度mm 2/s ；
D 为L －H, mm 2/s 。
润滑油的粘温工作已经作过很多，L ，H 可以在已有的列表中查出，或经过计算得到。
当粘度指数≥100时，
Y
U
H N log log log -=
U 试样40℃时的运动粘度，mm 2/s ； Y 试样100℃时的运动粘度，mm 2/s ；
H 与试样100℃时的运动粘度相同，粘度指数为100的石油产品在40℃时的运动粘度，mm 2/s 。
②压力的影响
流体受压时，分子间距离缩短，吸引力增加，粘度就增大。 通常在压力低于0.5×107Pa 时，油的粘度变化可以忽略不计，而当压力超过2×107Pa 时
才需要考虑其影响。其粘-压系数如图4.3所
示，为一指数函数。d dp
η与η的关系是一条直
线，斜率接近于（略小于）1。
图4.3 典型的粘-压曲线
100
00715
.01
log +-=
N VI
反
当p>（4～5）×107Pa时，油的粘度约为大气压时的2倍。这种特性对弹性流体动力润滑有十分重要的作用。粘-压曲线的数学表达式为：
0p
p eα
ηη
=
式中：p油的压力
ηp 压力为p时的动力粘度；
η0 大气压下的动力粘度；
α粘度的压力系数。
但此式在压力（p）很高时，计算得到的η
p
偏大。
矿物油和合成润滑油的粘度-压力系数在α＝（5～30）×10-9m2/N。
4.2流体润滑的基本方程
4.2.1雷诺方程（Reynolds ）
流体动压润滑理论的基本方程之一——润滑油压力分布的微分方程——即雷诺方程。雷诺方程可以从粘性流体力学的基本方程导出，也可以从纳维-斯托克斯方程导出。
在推导之前必须先作以下假定，将问题简化： ①简化假定
⑴润滑剂的体积力（重力）与粘性力相比可忽略不计。即流体不受附加力的作用。
⑵润滑剂运动时的惯性力与粘性力相比，可忽略不计。
⑶润滑膜的厚度很小（与摩擦表面的轮廓尺寸相比），可认为润滑膜的压力沿膜厚方向是不变的。即
0p
y
?=?。 ⑷润滑剂在界面上无滑动。即润滑剂的速度与摩擦表面的速度一样。 ⑸摩擦表面的曲率与润滑膜的厚度相比很大，可将摩擦表面展成平面。可不计表面运动速度方向的改变，即可将移动速度代替旋转速度。
以上几点假定一般都是符合实际的。以下几点假定不一定符合实际（特别是在高速、重载条件下），计算时会有误差。只是为了把复杂的问题进行简化，便于求解而提出的假定。
⑹润滑剂为牛顿流体，即粘度符合牛顿粘性公式du
dy
τη
=。 ⑺润滑剂在间隙中的流动为层流（非紊流），且不计其流动中的惯性效应。 ⑻组成间隙的两个固体表面是刚性的（实际上是弹性或塑性的）。 ⑼润滑剂是不可压缩的（对液体而言是正确的，但气体就是可压缩的了）。 ⑽润滑剂的粘度在间隙中保持不变。即不计温度与压力对粘度的影响（其实是有影响的）。
⑾与u y ??、w
y
??相比，其它方向的速度梯度都可略去不计。（u 、w 分别为x 、
z 方向的速度分量）。
②影响油膜压力分布的条件
X
Y
Z
⑴油楔效应 压力与速度的分布：
润滑剂（油）在两无限宽的平板之
间形成收敛楔形的间隙中流动时会产生油膜压力。
图4.4所示为楔形间隙中油压分布情况。（a ）中所示D 为固定板,C 板以速度U 沿x 方向作切向运动（由大间隙h 1向小间隙h 0处流动）。
假定润滑油在界面上无相对滑动（假定4），则粘附于D 表面上的润滑油的速度为零。而粘附于C 表面上的速度则为U 。使间隙中的油膜受连续的剪切作用。即在任意y 值处的油的速度为：
当 y=h 时， u c =0
y=0时， u c =U
其速度分布如（b ）所示。这种流动称为剪切流动。u c 为剪切流动的速度
由于两表面的间隙是收敛的楔形，且流体是不可压缩的（假定9）。故通过间隙的流量是相等的(如仅有剪切流动，必然会导致间隙各截面处的流量不相等。而要保持连续流动，流量必须保持相等才行)，因此在间隙中会建立起流动压力，并引起压力流动。
其流动速度与压力间的相互关系为： 式中：u p 由于压力引起的速度； η 润滑油粘度； dp
dx 沿x 方向的压力梯度；
设dp
dx
为正值，则液体由高压流
()
c h y u U
h
-=()212p dp u yh y dx η??
=-- ???
(c)
dp u=u c +u p (e)
图2-4 楔形间隙中油压分布示意图
向低压处为负值。
压力分布如图（c ）所示，是抛物线型。因为在板的两端（x=0及x=B 处），
P=0（大气压力）；则中间一定有某一位置(x x =)处，其dp
dx
＝0，p=p max 。
u p （由压力引起的速度）分布如图（d ）所示，为抛物线形状（y 的二次方程），当y=0和y=h 时，u p ＝0。因为流体由高压向低压流动，x x =处压力最大，故由压力引起的速度应向两边流动，所以，p max 处的u p ＝0。
流动是由剪切和压力两个原因引起的，故间隙中流体的速度为此两种速度之和。如图（e ）所示。
u=u c +u p
即：
流量在各截面上相等：
假定平板为无限宽，可不考虑侧向流动（侧泄）的影响，即z 方向没有流动，则单位时间内在x 方向每单位油膜厚度流过的流量为：
1h
x q udy =??
把u 的表达式代入并积分，得：3212x Uh h dp q dx η??=- ???
设边界条件：在油膜中某处（x x =），设其间隙为h ，因为该处的dp
dx
＝0。故通过该截面处的流量为：2
x U h
q =
由于要保持连续流动，即通过任何截面的流量都应相等，则q x =x q
即：32122
Uh h dp U h dx η??-= ??? 将此式整理后可得：
36dp h h U dx h
η-= ································································ （R-1a ） 此式称‘一维雷诺方程’。
此方程的含义是：油膜必须呈收敛的楔形，即h 随在x 方向的位置而变（直
()12h y dp u U y h y h dx η-??=-
- ???
线方程），如果h 为常数，那么，
dp
dx
＝0。则不可能产生流体动压力。同时也可以看出，油膜要建立起足够的流体压力以支承外载荷，还必须要有足够的速度和
油的粘度。如速度过低，或η过小则油膜压力太小，不易形成流体润滑状态。
如表面C 和D 分别以U 1和U 2运动时，（设x 坐标上任何一点的油膜厚度不随时间而变化）。则雷诺方程可写成如下更普遍的形式：
························································· （R-1b ）
⑵挤压效应
如图4.5所示，；两平行平板C 和D 作法向运动（没有剪切流动），其速度分别为V 1和V 2。这种情况也可将其分解为两个分量（如图a ）：
①平板C 以速度为V 1－V 2向平板D 接近； ②两平板均以V 2的速度运动。
分量②不产生油压。而分量①因互相接近，h 在不断变小，这样将导致产生压力，使润滑油向两边缘流出，这就使油膜建立起一定的承载能力。
如假设平板宽度为无限大，则可不计测泄。
速度与压力的关系：
由压力引起的流动速度u p （如图b ）为：
固定
≡
＋
()2
12p dp u yh y dx η??=-
- ???
()3216h
h
h U U dx dp --=η
流量在各截面上相等：
在任意截面x 处（如图c ）,每单位时间内板宽间的油流量为：
设中间某一点x x =处，
0dp
dx
=，max p p =。 法向接近使间隙的体积减小，在任意截面x 处，每单位时间内在单位板宽间减少的体积为：()
()2121x q x x V V =?--
这两种方法计算的流量应该是相等的，即12x x q q = 则：
()12312dp x x V V dx h
η-=- 式中（V 1－V 2）为法向接近速度，有时也可以用
dh
dt
来表示，即： 3
12dp dh x x dx dt h η-= ············································· （R-2） （R-2）为法向接近的挤压作用建立起的油膜压力分布方程。
⑶普遍情况
两个表面间有楔形间隙，其间润滑剂的密度和粘度均不是常数（如气体），两个表面也不是无限宽（在z 方向有侧向流动），两表面在x 方向以变化的速度U 1和U 2作运动，两表面在y 方向还有法向速度V 1和V 2（以V 1－V 2的速度互相接近）。如图4.6所示。
在这种情况下，除了收敛楔形的作用可建立流体动压外，还有挤压作用建立的流体动压。此外，由于表面不是无限宽，故润滑剂在z 方向还有侧向流动（侧泄）。把这些因素都考虑进去，仍以各截面上的流量相等（流体连续性运动）为边界条件，导出雷诺方程的一般形式：
····················································································· （R-3）
此式为油膜压力分布的微分方程，等式右面的三项分别为：楔形项，伸张项（伸缩效应）和挤压项。它们分别表示由楔形间隙、切向速度变化和法向接近引
?-
=?=h
p x dx dp
h dy u q 0
31121η
()()()()122121331266V V U U x h x h U U z p h z x p h x -++??+??-=???? ??????+???? ??????ρρρηρηρ
起的油膜压力，即油膜的承载作用。从式中可以看到，油膜压力与接触区的形状、运动速度以及润滑剂的粘度和密度有关。
对不可压缩的液体（ρ为常数）的雷诺方程可改写为：
()()3312126612h p h p h U U h U U V x x z z x x ηη??????????
+=-+++ ? ?
?????????? ········· （R-4） 在稳定运转的情况下，伸张项中U 1和U 2一般不随x 而变化，故此项常可忽略；挤压项只是在有冲击负荷的径向轴承和止推轴承中起重要作用外，一般径向轴承中起主要作用的是楔形项。即常用的是（R-1）的两个方程式。
4.2.2纳维-斯托克斯（Navier-Stocks ）方程
纳维-斯托克斯方程是流体力学的基本方程，建立了流体力学中速度与压力之间关系。
把粘性流体看作连续介质，取一个无限小的质点来研究其应力与速度之间的关系。图4.7表示了一个质点在三维坐标中的受力情况。
通过每一点的三个相互垂直的平面上各有三个应力，共有九个应力分量。 图4.7所示为法向沿z 方向的平面（x 、y 面，即单元体的前表面）上的三个应力分量。每个应力有两个下标。第一个字母表示该平
面的法线方向。第二个字母表示与该应力平行轴的方向。τzx ，τzy ，τzz 表示在法线方向为z 的平面上，分别平行于x 、y 、z 轴方向的应力。同样，单元体的底表面（x 、z 面）的应力分量为τyx ，τyy ，τyz ；单元体的侧表面（y 、z 面）的应力分量为τxx ，τxy ，τxz 。其中τxx ，τyy ，τzz 为该单元体三个表面的正应力，其余为剪应力。根据剪应力互等的定理，两个下标的次序可以互换，即
τxy =τyx ， τxz =τzx ， τ yz =τzy ··············································· （S-1）
通常可以认为流体的压力p 是三个法向应力分量的平均值 τxx +τyy +τzz =-3p （将压力定为负值，拉力为正值。）
①各方向应力分量的微分方程
可以根据大多数流体（牛顿液体）得到各方向应力分量与速度关系的微分方程：
图4.7 三维坐标中的质点
三个切向应力分量为：xy yz zx u v y x v w z y w u x z τητητη??
??=+ ?
????
??
??=+ ?????????=+ ?
????
·
····························· （S-2） 式中：u ，v ，w 分别为速度矢量在x ，y ，z 方向的分量。 式（S-2）为切向力与速度的关系。
2xx u p x
τη
?=-+? 三个法向应力分量为：2yy v p y
τη
?=-+? 2zz w p z
τη?=-+?
三个法向应力之和为：3232xx yy zz u v w p p x y z τττηηθ??
???++=-+++=-+ ??????
令式中
u v w x y z
???++???为θ。 由于法向压力的存在，三个法向应力之和应等于-3P ，即2ηθ＝0。 则σxx ，σyy ，σzz 应当为以下值：（即加上θ的某个倍数）
应力的法向分量重新假定为:222xx yy zz u
p x v
p y w
p z
ση
λθσηλθσηλθ
?=-++??=-++??=-++? ················· （S-3）
式（S-3）为法向力与速度的关系。
当2
3
λη=-时，3xx yy zz p σσσ++=-
但有些流体的2
3
λη≠-。
②作用于单元体上的力应当处于平衡 图4.8所示为单元体各个表面上沿x 方向的各个应力，这些应力乘以各自作用平面的面积，就是六个表面力。此外，流体单元体在x 方向还可能有体积力（重力）
()x dxdydz ρ，及使流体加速
的惯性力：du dxdydz dt ρ?
? ??
?。
这两个力作用于单元体的质点中心。
式中：x 单位质量在x 方向所受的体积力；
u 流体在x 方向的速度分量。
作用于单元体上所有力的平衡条件为：体积力-惯性力+六个表面力＝0。 即：
()()
yx xx zx xx xx zx zx yx yx du
x dxdydz dxdydz dt
dx dydz dz dxdy dy dxdz x z y ρρτστσσττττ-?????????
++-++-++-= ? ? ??????????
则：yx xx zx du
x dt x y z
τστρ
ρ???=+++??? 同样，y 方向和z 方向可得：yy zy xy yz
xz
zz dv
y dt y z x
dw z dt z y x
σττρ
ρττσρρ???=+++??????=+++??? ············ （S-4）
式（S-4）为力的平衡方程。
式中：u 、v 、w 分别为x 、y 、z 方向的速度分量。
把式（S-1）、（S-2）（τ）、（S-3）（σ）以及2
3
λη=-和θ＝u v w x y z ???++???代入
（S-4）式。
（S-4）式中x 方向为：yx xx zx du
x dt x y z
τστρρ???=+++??? 由（S-3）和（S-2）可知，式中：
代入（S-4）的三个方向:
223223du p u u v w x dt x x x x y z u v u w y y x z z x dv p v u v w y dt y y y x y z v w z z y ρρηηηρ
ρηη??????????????
=-+-++???? ?????????????????????????????+
+++?? ? ?????????????
??????????????????=-+-++???? ???????????
???????????++? ???????223v u x x y dw p w u v w z dt z z z x y z w u w v x x z y y z ηρρηηη???????++??? ?????????
??????????????=-+-++???? ?????????????????????????????+
+++?? ? ?????????????????
·························· （S-5）
式（S-5）为纳维-斯托克斯方程。是速度与压力关系的方程。
此方程中有4个未知量u 、v 、w 和p 。另外，ρ和η是随温度T 和压力p 变化的参变量。故还需应用流体流动时保证流（动质）量相等的连续方程
()()()0u v w d x y z dt
ρρρρ
???+++=??? ········································ （S-6） 和两个状态方程：
()()
,,p T p T ρρηη== ··································································· （S-7）
这样又多了一个参变量T 。故还需增加一个考虑热平衡条件的能量方程，才能联立解得结果。
2223xx yx zx u u u v w p p x x x x x x y z u v y
y y x w u z z x z σηλθηητητη?
?????????????=-++=-+-++?? ? ??????????????????
???=
+ ???????
??????
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流体润滑的基本原理 之 弹性流体动力润滑 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。考虑了这些效应的流体动压润滑就称为弹性流体动压润滑。
设备润滑与管理的基本知识（草稿） 一、润滑材料的选用 在机器的摩擦副之间加入某种介质，使其减少摩擦和磨损，这种介质称为润滑材料，也称润滑剂。由于摩擦副的类型和性质不同，相应地对润滑材料的要求和选用也有所不同。只有按摩擦副对润滑材料的性能要求，合理的选用润滑材料，才能减少摩擦、降低磨损，延长设备的使用寿命，从而达到节约能源、保证设备正常运转，提高企业经济效益的目的，尤其是现代化高精度、高速度、高效率的生产设备，对润滑材料的耐高温、高压、高速、腐蚀等要求愈来愈高，随着新型材料的不断发展，对润滑管理专业人员的业务水平提出了更高的要求。 1、润滑基本原理 在两个相互摩擦的表面间加入润滑剂，使其形成一层润滑膜，将两摩擦表面分开，其间的直接干摩擦为润滑分子间的摩擦所代替，从而达到降低磨擦、减少磨损的目的，这就是润滑作用的基本原理。按润滑状态的不同，润滑可分为以下三种： ⑴液体润滑（完全润滑） 润滑剂所形成的油膜完全将两摩擦表面隔开，呈现油膜内层间的液体分子摩擦，称为液体润滑。获得液体润滑的方法有两种：一为液体静压润滑，即人为的将压力油输入润滑表面之间，用以平衡外载而把两表面分离；二是液体动压润滑，即利用摩擦副两表面的相对运动作用，把油带入摩擦面之间，形成压力油膜把两表面分开。流体润滑的摩擦系数为0.001～0.008。 ⑵边界润滑 润滑剂在摩擦表面上形成一层吸附在金属表面上极薄的油膜，或与表面金属形成金皂，但不能形成流体动压效应；边界润滑状态下的摩擦是吸附油膜或金属膜接触的相对滑动所形成的摩擦，摩擦系数为0.05～0.1。当负荷增大或速度改变时，吸附油膜或金属皂可能破裂，引起摩擦表面直接接触而形成干摩擦。 精选范本
目录 一、系统简介------------------------------------2 二、系统工作原理------------------------------3 三、系统主要部件的基本配置与技术 参数-----------------------------------------11 四、润滑系统工作制度-----------------------13 五、润滑系统操作规程-----------------------14 六、系统维护与注意事项--------------------22
一、系统简介 ZDRH-2000型智能集中润滑系统是我公司研制开发的新一代高新润滑技术产品(专利号：012402260.5)，系国内首创。该润滑系统可根椐设备现场温度、环境等不同条件或设备各部位润滑要求的不同，而采用不同油脂，适应单台设备或多台设备的各种润滑要求。 润滑系统突出优点是在设备配置、工作原理、结构布置上都做了最大的改进，改变了以往以单线或双线为主的传统润滑方式，采用微电脑技术与可编程控制器相结合的方式，使设备润滑进入一个新的里程。系统中主控设备、高压电动油泵、电磁给油器、流量传感器、压力传感器等每一个部件都是经过精心研制并专为智能润滑系统所设计的。 设备采用SIEMENS S7-200系列可编程控制器作为主要控制系统，为润滑智能控制需求提供了最恰当的解决办法，可网络挂接与上位机计算机系统进行连接以实时监控，使得润滑状态一目了然；现场供油分配直接受可编程控制器的控制，供油量大小，供油循环时间的长短都由主控系统来完成；流量传感器实时检测每个润滑点的运行状态，如有故障及时报警，且能准确判断出故障点所在，便于操作工的维护与维修。操作员可根据设备各点润滑要求的不同，通过文本显示器远程调整供油参数，以适应烧结机的润滑要求。整个润滑系统的供油部分，通过公司最新研制的
润滑理论一、润滑的作用和类型 1.润滑的作用 润滑的目的是在机械设备摩擦副相对运动的表面间加入润滑剂以降低摩擦阻力和能源消耗,减少表面磨损,延长使用寿命,保证设备正常运转。润滑的作用如下： 1)降低摩擦 2)减少磨损 3)冷却，防止胶合 4)防止腐蚀 此外,润滑剂在某些场合可以起阻尼、减振或缓冲作用。润滑剂的流动，可将摩擦表面上污染物、磨屑等冲洗带走，起清洁作用。 有些场合，润滑剂还可起到密封作用，减少冷凝水、灰尘及其他杂质的侵入。 2.润滑的类型 1)液体润滑(摩擦),两表面完全为润滑剂隔开，摩擦为流体内的粘性阻力形成。 2)混合润滑(摩擦)，两表面之间又有液体润滑状态，又有边界润滑状态的混合情况。 3)边界润滑(摩擦)，两表面之间由边界膜(吸附膜或化学膜等)形成的润滑。
4)无润滑(干摩擦)，无或很少润滑剂的情况。 流体润滑自然是最佳的润滑状态。形成液体润滑的方式主要有：流体动压润滑、弹性流体动压润滑、流体静压润滑等。 二、流体动压润滑 运动副工作时，两工作表面之间的相对运动可将润滑剂带入工作区，并建立一定的油压(动压)支撑外载荷，形成油膜,保护工作表面，形成所谓"流体动压润滑"。流体动压润滑的形成需要三个条件： 1)两表面之间有相对的运动（滚动或滑动）； 2)两表面之间有楔形间隙，润滑油从大口进入； 3)两表面之间有润滑剂(有粘度)。 这就是所谓的流体动压润滑三要素。 动压润滑理论就是探讨间隙中流体的流动、压力等关系。1886年雷诺导出了经典的Reynolds 方程。 1.雷诺方程 雷诺方程是流体润滑理论的基本方程： 4) 变密度效应。
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
·20· 机械 2005年 第32卷 增刊 线接触流体动压润滑的定解条件 刘鸪然1，焦彬1，王武东1，C.Y .Chan 2 （1.上海电机学院，上海 200240；2.香港理工大学） 摘要：对线接触流体动压润滑进行一些研究，提出线接触流体动压润滑的定解条件。 关键词：线接触；流体；动压； 马丁理论在流体动压润滑发展历史上有重要意义，但马丁公式与实测相差1~2个数量级。其一原因是假定油膜起始和终止点 h 0 流体动压润滑理论 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 时间人物经典理论及现象 1883年塔瓦（Tower）流体动压现象 1886年雷诺（Reynold）流体动压润滑理论及雷诺方程 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。 液体动压轴承 靠液体润滑剂动压力形成的液膜隔开两摩擦表面并承受载荷的滑动轴承。液体润滑剂是被两摩擦面的相对运动带入两摩擦面之间的。产生液体动压力的条件是：①两摩擦 面有足够的相对运动速度； ②润滑剂有适当的粘度；③ 润滑用油基本原理选用及使用性能和标准 “润滑用油”这一概念，大致包含润滑油、润滑脂、二硫化钼润滑脂三个方面的内容。正确合理地选择和使用各类润滑材料，不仅能保证机械设备的正常运行，而且能够大幅度提高机械效率，延长机械使用寿命，减少零部件的磨损乃至降低燃料及润滑材料的消耗量，从而会给国家带来可观的经济效益，特别是今天，随着机械工业的日益发展，设备的负荷、速度、精度等日益转高，它们对润滑材料的要求也愈加苛刻，在此情况下，合理润滑，合理选择润滑材料便显得非常重要。 1.1 润滑的基本原理 1.2 众所周知：两个相互接触的物体的表面作相对运动时，便产生阻止这种运动的阻力，这种现象叫摩擦，这种阻力叫摩擦力。有摩擦就有磨损，磨损就会导致机械寿命缩短，因此，人们总是设法降低或避免摩擦。通常，最简单的方法是用某种介质把摩擦面隔开，使之不直接接触，这样可以避免金属表面凸起部分的相互碰撞，也可以避免接触点上分子吸引力和粘结等现象产生。这种方法便叫润滑，用以起润滑作用的介质叫润滑剂。此时，相对运行表面均被润滑剂层隔开了。 1.3 润滑可分为：流体动压润滑，弹性流体动压润滑和边界润滑三种状态。 1.4 润滑用油 1.5 对润滑用油的基本要求是：较低的摩擦系数，良好的吸附与楔入能力(即具有较好的油性)，一定的内聚力(即粘度)、较高的纯度、抗氧化稳定性好、无研磨和腐蚀性及有较好的导热能力和较大的热容量。 1.6 选用润滑用油的一般原则。 a)运动速度：两摩擦面相对运动速度愈高，其形成油楔 的作用也愈强，故在高速的运动副上采用低粘度润滑 油和针入度较大(较软)的润滑脂。反之在低速的运动 副上，应采用粘度较大的润滑油和针入度较小的润滑 脂。 b)负荷大小: 1)运动副的负荷或压强愈大，应选用粘度大或油性好 的润滑油，反之，负荷愈小，选用润滑油的粘度应 愈小。 2)各种润滑油均具有一定的承载能力，在低速、重负 荷的运动副上，首先考虑润滑油的允许承载能力。 在边界润滑的重负荷运动副上，应考虑润滑油的抗 压性能。 设备润滑 润滑是所有运动机械设备采用的减少接触面间磨擦、磨损和发热，降低噪音、冲击、振动和动力消耗，延长使用寿命的必须的也是唯一的途径。对水泥厂设备而言，或多或少处于多粉尘、高温度、低转速、重负荷和重载启动工况，合理润滑显得更为重要。 一．润滑原理和润滑方式 １．润滑原理 润滑剂包括润滑油、润滑脂和固体润滑剂三大类，两个 摩擦副间条件不一样、选用的润滑介质不一样，其润滑机理也就不一样，通常可分以下几种： 1)液体润滑：一个摩擦面相对另一静止的摩擦面以一定的方向和速度运动的同时也将润滑油带入，在两个摩擦副间形成一个稳定的油膜，摩擦副间始终不接触、基本无磨损，且摩擦系数低，因此从润滑本身来说，这种方式是最理想的，但要获得这种润滑方式必须具备以下条件： ａ.载荷不过大：载荷必须小于油膜的承载力； b.足够高的速度：速度高、带油量大、形成油膜的能力强； c.适合的油楔结构和高的光洁度：表面要有利于形成油膜； d.合适的润滑油粘度。 （润滑剂一般都用润滑油） 2)边界润滑：液体润滑条件苛刻，大多数情况下实现不了，而是处于一种液体到摩擦面直接接触的临界状态，这时润滑剂在摩擦表面间有一层极薄的油膜（较液体润滑薄得多），在相对运动过程中，易被表面间凸出部分破坏，造成金属间直接接触，即处于边界润滑状态，它虽没有液体润滑理想，但也能有效地减轻磨损、降低摩擦系数。 根据润滑剂特性的不同，形成边界膜的机理分以下二种： a.吸附膜：由润滑剂中的某些极性分子（如脂肪酸、硬脂 酸类）吸附在表面形成， 影响因素有温度、速度和载荷（温度超出范围吸附膜 失效，摩擦系数增加；速度增加摩擦系数下降直到一定值； 载荷不过大过小，摩擦系数基本不变，过大吸附膜脱吸）。 不适合在高温、高速、重载的工况下使用。 b.反应膜：由某些活性元素（如硫、磷）与摩擦面起化学 反应形成。与吸附膜相反，反应膜在一般载荷下效果并不 好，只有在极压状态下才能更好地发挥作用，在极压状态 下，常因过载、冲击、高温等情况，使极压膜破裂，这时 油中极压添加剂再与破膜后漏出的新金属起反应，生成新 极压膜，如此反复。 因此当润滑剂中既有脂肪酸类极性分子、又含极压添加剂时，一旦吸附膜被破坏就 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： （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。 （4）轴承间隙：间隙过小，滑油不易进入接触表面使轴颈浮起；间隙过大，滑油易从轴承两端逸出。所以轴承间隙必须适当。此外，轴承的油槽位置也影响油槽压力。 流体润滑的基本原理 之 流体静压润滑 流体静压润滑 定义，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μ只有0.0001~0.0008，例如采用32号机械油的静压导轨，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。 机械润滑的分类及原理 磨擦副在全膜润滑状态下运行，这是一种理想的状况。但是，如何创造条件，采取措施来形成和满足全膜润滑状态则是比较复杂的工作。人们长期生产实践中不断对润滑原理进行了探索和研究，有的比较成熟，有的还正在研究。现就常见到的动压润滑、静压润滑、动静压润滑、边界润滑、极压润滑、固体润滑、自润滑等的润滑原理，作一简单介绍。 1．动压润滑 通过轴承副轴颈的旋转将润滑油带入磨擦表面，由于润滑油的黏性和油在轴承副中的楔形间隙形成的流体动力作用而产生油压，即形成承载油膜，称为流体动压润滑。流体动压润滑理论的假设条件是润滑剂等黏性，即润滑油的黏度在一定的温度下，不随压力的变化而改变；其次是假定了生相对磨擦运动的表面是刚性的，即在受载及油膜压力作用下，不考虑其弹性变形。在上述假定条件下，对一般非重载（接触压力在15MPa）的滑动轴承，这种假设条件接近实际情况。但是，在滚动轴承和齿轮表面接触压力增大至400~1500MPa时，上述假定条件就与实际情况不同。这时磨擦表面的变形可达油膜厚度的数倍，而且润滑的金属磨擦表面的弹性变形和润滑油黏度随压力改变这两个因素，来研究和计算油膜形成的规律及厚度、油膜截面形状和油膜内的压力分布更为切合实际这种润滑就称为弹性流体动压润滑。 2．静压润滑 通过一套高压的液压供油系统，将具有一定压力的润滑油以过节流阻尼器，强行供到运动副磨擦表面的间隙中（如在静压滑动轴承的间隙中、平面静压滑动导轨的间隙中、静压丝杆的间隙中等）。磨擦表面在尚未开始运动之前，就被高压油分隔开，强制形成油膜，从而保证了运动副能在承受一定工作载荷条件下，完全处于液体润滑状态，这种润滑称为液体静压润滑。 3．动、静压润滑 随着科学技术的发展，近年来在工业生产中出现了新型的动、静压润滑的轴承。液体动、静压联合轴承充分发挥了液体动压轴承和液体静压轴承二者的优点，克服了液体动压轴承和液体静压轴承二者的不足。主要工作原理：当轴承副在启动或制动过程中，采用静压液体润滑的办法，将高压润滑油压入轴承承载区， 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 润滑系统 第一节润滑的基本原理 一、润滑的作用 当一个固体表面在另一个固体表面上滑动或滚动时，其运动必然受到两表面间摩擦力的阻碍，同时产生热量。在无任何润滑条件下的摩擦（干摩擦）必然引起表面严重破坏和擦伤。在柴油机中，减少两相对运动表面之间干摩擦的主要方法是在两表面之间用一层完整油膜隔开，使两表面间的干摩擦变成液体分子间的液体摩擦。通常使用润滑油作为运动表面的润滑剂。 在柴油机中润滑油有以下作用： （1）润滑作用。在相互运动表面保持一层油膜以减小摩擦，减小摩擦功耗，提高机械效率；减小机件磨耗量，延长使用寿命，这是润滑油的主要作用。 （2）冷却作用。带走两运动表面因摩擦而产生的热量，保证工作表面的适宜温度。 （3）清洁作用。清洗摩擦表面，带走磨损下来的金属细末及其它微粒，防止出现磨粒磨损。 （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。润滑油膜隔绝了空气及酸性物质与零件表面的直接接触，从而减免了它遭受氧化，腐蚀的程度。 （6）消振隔声作用。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。 二、润滑的分类 在柴油机润滑中，按表面的润滑情况可分为以下几种润滑形式。 （一）边界润滑 一个加工良好的机器零件，沾上滑油后再用布把油揩去，即使擦得非常干净，零件上仍然遗留有一层牢固地吸附在金属表面上的极薄的油膜，它可以承受一定的压力而不破坏。组成边界油膜的是一些具有极性的分子，它们与金属结合很牢固，不像润滑油中的其他分子能随意移动。由于工作条件的限制，靠边界油膜进行的润滑叫做边界润滑。 （二）液体润滑 两运动表面上被一层一定厚度（通常为1.5μm～2μm以上）的油膜完全隔开，由液膜的压力平衡外载荷，此时两运动表面不直接接触，摩擦只发生在液膜内部，使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，它的摩擦阻力低、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。通常，液体润滑可分为液体动压润滑与液体静压润滑两类。现介绍如下。 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来实现，如图5-1所示，当轴禁止时，在自重的作用下，轴颈 与轴承直接触（见图5-1a））。若轴颈以 一定转速回转，借助轴颈与滑油间粘附力的 作用，（见图5-1b）），润滑油从上部较宽进 油空间携带到窄狭空间，会产生挤压，而使 发动机－润滑系工作原理 字体: 小中大| 打印编辑：master 发布时间：2008-5-26 12:29 查看次数：208次 关键词：发动机 润滑系基本作用是不间断地把机油送到各运动部件及摩擦表面，清除掉摩擦面上的磨屑，并加以冷却。 在气缸壁和活塞环之间由于存在油膜，还可起到密封气缸的作用。凡机油流经的部件表面不易生锈。倘若有摩擦运动的表面得不到润滑，非但消耗功率，令部件很快磨损，而且会导致摩擦运动的部件表面烧蚀熔化，使发动机无法继续运转。 发动机的润滑方式基本上有两类： 一类是强制性润滑，称之为压力润滑。 如曲轴主轴承、连杆轴承和凸轮轴轴承等处承受的负荷和运动速度较大的这些部位，需要有一定压力的机油才能保证这些部位的摩擦表面形成足够厚度的油膜。 另一类是随意性润滑，称之为飞溅润滑。 在诸如气缸壁、活塞销、凸轮以及挺杆等承受负荷较小和运动速度较低的部位，可利用曲轴转动带起来的机油油滴和油雾进行飞溅润滑。此外，发动机的某些部位如水泵、发电机轴承等处可利用润滑脂(黄油)定期地予以润滑。有些轴承干脆使用含油轴承根本不需润滑。 为了使机油产生压力，在系统中要采用机油泵。为了形成循环油路，还应设有贮油容器(油底壳)、输油管路，并在某些部件上开通油道。为了不让各摩擦运动部件表面所产生的磨屑和杂质进入润滑泵油路，还须设有机油滤清器对机油加以过滤。机油长期在发动机高温条件下工作，不但粘度降低不易形成油膜，而且使机油老化变质，无法利用。为此应对机油加以冷却。一般是利用汽车行驶造成的前方迎风来冷却油底壳内的机油。讲究一些的车子则在散热器前设立机油冷却器。为了驾车人能随时掌握机油温度和压力，车上还设有机油压力表和机油温度表。至于应采用的机油品质，应严格按制造厂所规定的规格使用。 要形成液体动压润滑的条件？ 产生液体动压力的条件是： ①两摩擦面有足够的相对运动速度； ②润滑剂有适当的粘度； ③两表面间的间隙是收敛的，在相对运动中润滑剂从间隙的大口流向小口，构成油楔。 机械加工后的两摩擦表面微观是凹凸不平的,如图1中局部放大图。在正常运输的液体动压轴承中，油膜最薄(即通称最小油膜厚度)处两表面的微观凸峰不接触，因而两表面没有磨损。这时的摩擦完全属于油的内摩擦，摩擦系数可小至0.001。油的粘度越低,摩擦系数越小，但最小油膜厚度也越薄。因此，油的最低粘度受到最小油膜厚度的限制。当最小油膜厚度处两表面的微观凸峰接触时,油膜破裂,摩擦和磨损都增大。摩擦功使油发热而降低油的粘度。为使油的粘度比较稳定，一般采用有冷却装置的循环供油系统或在油中加入能降低油对温度敏感的添加剂(见润滑剂)。液体动压轴承在启动和停车过程中，因速度低不能形成足够隔开两摩擦表面的油膜，容易出现磨损，所以制造轴瓦或轴承衬须选用能在直接接触条件下工作的滑动轴承材料。液体动压轴承要求轴颈和轴瓦表面几何形状正确而且光滑，安装时精确对中。液体动压轴承分液体动压径向轴承和液体动压推力轴承。液体动压径向轴承又分单油楔和多油楔两类（见表）。 单油楔液体动压径向轴承轴颈周围只有一个承载油楔的轴承。图2中是剖分式的单油楔轴承。O为轴承几何中心，O j为承受载荷F后的轴颈中心。这两中心的连线称为连心线。连心线与载荷作用线所夹锐角称为偏位角。受载瓦面包围轴颈的角度β称为轴承包角。O j 与O 之间的距离e称为偏心距。轴承孔半径R与轴颈半径r之差c称为半径间隙。c与r 之比称为相对间隙。e与c之比ε称为偏心率。最小油膜厚度h=c-e=c(1-ε),所在方位由确定。轴承宽度B(轴向尺寸)与轴承直径d之比称为宽径比。 油楔只能在轴承包角内生成。当ε=0时，O j与O重合，轴承则不能(靠油楔)承载。载荷越大偏心率也越大。当ε=1时，最小油膜厚度为零，轴颈与轴承即直接接触,这时会出现严重的摩擦和磨损。在液体动压润滑的数学分析中,将油的粘度η、载荷p(单位面积上的压力)、轴的转速n和轴承相对间隙合并而成的无量纲数ηn/p2称为轴承特性数。对给定包角和宽径比的轴承，轴承特性数只是偏心率的函数。对已知工作状况的轴承，可由此函数关系求其偏心率和最小油膜厚度，进而核验该轴承能否实现液体动压润滑；也可按给定的偏心率或最小油膜厚度确定轴承所能承受的载荷。轴承特性数反映液体动压润滑下载荷、速度、粘度和相对间隙之间的相互关系：对载荷大、速度低的轴承应选用粘度大的润滑油和较小的相对间隙；对载荷小、速度高的轴承，则应选用粘度小的润滑油和较大的相对间隙。 继续追问：轴承间隙必须适当，一般为0.001d~0.003d , d 为轴颈直径其中0.001 还是。 0.0001 补充回答： 相对间隙对轴承性能的影响很大，除影响轴承的承载能力或最小油膜厚度外，还影响轴承的功耗、温升和油的流量(图3)。对不同尺寸和工作状况的轴承，都有最优的相对间隙范围，通常为0.002～0.0002毫米。 轴承宽径比是影响轴承性能的又一重要参数。宽径比越小，油从轴承两端流失越多，油膜中压力下降越严重，这会显著降低轴承的承载能力。宽径比大时，要求轴的刚度大,与轴承的对中精度高。通常取宽径比为0.4～1。 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。 液体动压轴承 靠液体润滑剂动压力形成的液膜隔开两摩擦表面并承受载荷的滑动轴承。液体润滑剂是被两摩擦面的相对运动带入两摩擦面之间的。产生液体动压力的条件是：①两摩擦 面有足够的相对运动速度； ②润滑剂有适当的粘度；③ 两表面间的间隙是收敛的 （这一隙实际很小，在图 1[油楔承载]中是夸大画的）, 在相对运动中润滑剂从间隙的大口流向小口，构成油楔。这种支承载荷的现象通常称为油楔承载（见润滑）。 机械加工后的两摩擦表面微观是凹凸不平的,如图1[油楔承载]中局部放大图。在正常 摩擦和磨损与润滑学的基本原理 一、摩擦和摩擦的种类 1.什么是摩擦？ 相互接触的物体沿着它们的接触面做相对运动时，会产生阻碍物体相对运动的阻力，这种现象称为摩擦。这种阻力叫摩擦力。 2.摩擦的种类 摩擦的种类很多，因为研究的依据不同，摩擦的分类也不同。按摩擦副的运动状态分为静摩擦和动摩擦；按摩擦副运动形式分类分为滑动摩擦、滚动摩擦和自旋摩擦；按摩擦发生的部位分类分为内摩擦和外摩擦；按摩擦副表面润滑状况分类分为静摩擦、干摩擦、边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦。本文重点介绍静摩擦、干摩擦、边界摩擦、流体摩擦（液体摩擦）和混合摩擦。 （1）静摩擦是指摩擦表面没有任何吸附膜或化合物存在时的摩擦。静金属的摩擦会产生表面粘着。 （2）干摩擦是指在大气条件下，摩擦表面没有任何润滑剂存在的摩擦。严格说干摩擦是在接触表面上无任何其他介质，如自然污染膜、润滑膜以及湿气等。干摩擦是消耗动力最多，磨损最严重的一种摩擦。 （3）边界摩擦是指摩擦表面有一层极薄得润滑膜存在时的摩擦。这层膜称为边界油膜。 （4）流体摩擦是指摩擦表面完全被润滑油膜隔开时的摩擦。这种摩擦发生在界面的润滑剂膜内，摩擦阻力最小，磨损最小。 （5）混合摩擦——是指属于过渡状态的摩擦，包括半干摩擦和半流体摩擦。半干摩擦是指同时存在着干摩擦和边界摩擦的混合摩擦。半流体摩擦是指同时存在着流体摩擦和边界摩擦（或干摩擦）的混合摩擦。 二、磨损和磨损的种类 1.什么是磨损？ 是指两个相互接触的物体发生相对运动时，物体表面的物质不断地转移和损失。磨损的结果使相对运动的物体表面不断有微料抖落，表面性质、几何尺寸均发生改变。 2.磨损的三个阶段 磨损阶段、稳定磨损阶段和急剧磨损阶段 3.磨损的种类 按磨损的破坏机理，通常把磨损分为粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损五种。 （1）粘着磨损 由于摩擦表面存在着一定的粗糙度，在压力的作用下，当摩擦表面做相对运动时，在真空接触点上产生瞬时高温，使其表面软化，熔化，甚至相互粘着，接触表面的材料从一个表面转移到另一个表面，这种现象就叫做粘着磨损。粘着磨损严重时，摩擦副之间咬死，不能再发生相对运动。 （2）磨料磨损 外来的硬料介质进入摩擦副，或摩擦副一个表面比另一个表面硬，在较硬表面上存在的微凸体，在摩擦过程中对较软表面犁沟或拉槽，引起表面材料的脱落，这种现象叫做磨料磨损。磨料磨损是一种最常见的磨损。 （3）腐蚀磨损 实用标准文案流体动压润滑理论 在摩擦副两表面间被具有一定粘度的流体完（简介）以防止全分开。将固体间的外摩擦转化为流体的内摩擦。表面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，它的发展与人们对滑轮和摩擦的研究密切相的损伤尽量减低，这就是流体润滑。关 发展简史时间人物经典理论及现象 流体动压现象）Tower塔瓦（年1883 1886年雷诺方程流体动压润滑理论及）Reynold雷诺（)流体动压现象1.动环的转动使其表面与静环表面当动环回转时，由于静环表面有很多微孔，也就是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。会在孔的上方及其周边产生流体动压力，说，当另一个表面在多孔端面上滑动时，这就是流体动压效应。 （实例） 流体动压润滑精彩文档． 实用标准文案 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）流体的粘度，一般遵循粘性切应力与切应变率成比例规律 a.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b. 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。 精彩文档． 实用标准文案 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。 液体动压轴承 靠液体润滑剂动压力形成的液膜隔开两摩擦表面并承受载荷的滑动轴承。液体润滑剂是被两摩擦流体动压润滑理论
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