流体动力润滑(轴承油膜承载机理)

目录

1.流体动力润滑

2.流体动力润滑的应用:楔形效应承载机理

3.承载量的计算

 4.轴承动压油膜


1.流体动力润滑

定义:两个相对运动物体的摩擦表面,用于借助相对速度而产生的黏性流体膜将两摩擦面完全隔离开,由流体膜产生的压力来平衡外载荷,成为流体动力润滑,所用的黏性流体可以使液体,也可以是气体。

优点:摩擦力小,磨损小,缓和振动和冲击。

缺点:气动阻力较大。

2.流体动力润滑的应用:楔形效应承载机理

 如上图所示,AB两板平行,板间充满有一定黏度的润滑剂,假设B板固定不动,板A以速度v沿x方向向左运动。由于润滑油的黏性以及其与平板间的吸附作用,与板A紧贴的流层具有与板A相同的速度v,其他流层的流速则按直线规律分布,整体剪切流速度分布如下图所示。

当两平板互相倾斜使其形成楔形收敛间隙,且移动件的运动方向是从间隙较大的一方移向间隙较小的一方,各油层的分布规律如图所示,进入间隙的油量必然大于流出间隙的油量。假设液体是不可压缩的,那么进入楔形间隙的过剩油量,必将由进口和出口被挤出,产生一种因压力而引起的流动称为压力流。此时楔形收敛间隙中油层流动速度由剪切流和压力流二者叠加,因而进口(阻碍:剪切流-压力流)油的速度曲线成凹形,出口处(压出:剪切流+压力流)呈凸形,间隙流体产生的动压能稳定存在。

3.承载量的计算

形成流体动力润滑的条件:

(1)相对滑动的两表面必须形成收敛的楔形间隙;

(2)被油膜分开的两表面必须具有足够的相对滑动速度;方向必须是润滑剂大口进,小口出。

(3)润滑油有一定黏度。

根据《机械设计》229页,承载大小可由下式计算:

式中, p—承载大小,pa;

\eta—润滑油的动力黏度,水的动力黏度为1.01×10-3pa·s;

v—平板移动速度,m/s;

h0—大口(进口)处宽度,m;

 对式(1)积分即可计算承压大小:

 4.轴承动压油膜

1、相对间隙增大时,油膜厚度会先增大后减小,因此存在一个最优值对应着油膜最强的承载能力,通常在微米级别。对于不同尺寸的轴承,承载能力最强的间隙不同。

2、宽径比也会对承载能力有一定影响,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。

3、轴承的偏心程度也会影响油膜的承压性能,偏心程度越大,容易出现失稳,油膜发生振荡,承载力下降。

4、而工作载荷和转速应该与相对间隙和宽径比应该相匹配,否则也会导致承载能力下降。

液体动压轴承在启停过程中,速度较低而无法形成足够隔开两摩擦表面的油膜,此时轴承瓦和轴承衬容易出现磨损,所以制造时必须考虑此情形,选用轴承瓦和轴承衬材料时要考虑二者可以直接接触摩擦。另外,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。

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