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4 3 1 1 流體動(dòng)力潤滑 流體動(dòng)力潤滑指通過液體的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)潤滑的 就徑向滑動(dòng)軸承而言 它已 經(jīng)被用來作為一個(gè)例子 該軸的旋轉(zhuǎn)使?jié)櫥瑒┻M(jìn)入裝載區(qū) 被加載的區(qū)域?qū)⒃?該軸和軸承表面彼此最接近的那個(gè)點(diǎn)上 進(jìn)入這個(gè)區(qū)域 像一個(gè)彎曲的楔形 是逐漸變細(xì)的 由于油是被迫進(jìn)入楔形狹窄的部分 其壓力的增加 正是這種流體動(dòng)壓力來 支撐軸的載荷 載荷的增加降低了油膜厚度的增加 而增加的流體動(dòng)壓來潤滑 油膜厚度 反過來 流體動(dòng)壓力是由原油粘度和在它被壓縮成楔形入口區(qū)的速 度來決定的 類似的壓力楔 它依賴于流體動(dòng)力潤滑 在幾乎所有的系統(tǒng)中都是必要的 舉個(gè)例子 在一個(gè)直線滑動(dòng)軸承中的楔形可以由一個(gè)傾斜的滑塊產(chǎn)生 如 fig 4 4 所示 fig 4 4 在直線滑動(dòng)的軸承壓力楔 另外一種小型楔 可以通過倒圓角 倒角或除去滑塊的前沿部分來得到 在 某些情況下 一個(gè)楔形塊可能會(huì)由一個(gè)表面完全平滑的滑塊而產(chǎn)生 因?yàn)榛瑒?dòng) 面中心溫度升高和膨脹 會(huì)產(chǎn)生極高的熱量 任意或所有這些類型的楔形都是 存在的 比如說在一個(gè)墊式的推力軸承 但某些類型的楔對(duì)于流體動(dòng)壓潤滑是 必不可少的 一個(gè)例外是兩個(gè)表面之間的潤滑劑 受到擠壓 被迫從他們之間的空間離開 而移向另一個(gè)軸承表面 潤滑劑的粘度 有著防止?jié)櫥捅粩D出的作用 潤滑 油的粘度越高 其被擠出需要的承載力是更大的 因此對(duì)軸承表面損傷有著更 大的保護(hù)作用 這就是所謂的擠壓膜效應(yīng) 流體動(dòng)力潤滑是對(duì)雷諾茲方程的數(shù)學(xué)描述 但對(duì)于大多數(shù)使用者來說記住油 膜厚度取決于軸承表面的速度和油的粘度是足夠的 粘度是油的唯一性 這在 流體動(dòng)力潤滑上是重要的 流體動(dòng)力潤滑在高速提供了更好的潤滑 在非常低的速度可能會(huì)導(dǎo)致潤滑失 效 理想情況下流體動(dòng)力潤滑油膜應(yīng)該是足夠厚的 以確保在兩個(gè)曲面上的凸 起之間沒有聯(lián)系 換句話說 油膜厚度應(yīng)大于表面粗糙高度的總和 在 fig 4 3 這理想點(diǎn)是 B 但由于速度和載荷的軸承 和溫度 由此情況下的粘度 的油 不能保持絕對(duì)恒定 通常只是被用來針對(duì)那個(gè)點(diǎn) B 這里的 h 是潤滑油膜厚度 P 是壓力 x 和 z 是坐標(biāo) U 和 V 在 x 和 z 方向的 速度 術(shù)語 和 描述的是該油被擠入楔形塊的速率 而 是油 的粘度 這能保證不僅摩擦?xí)浅＝咏钚≈档目赡?而且磨損也將會(huì)保持在最低限 度 在實(shí)踐中 新的軸承表面粗糙比通常是可取的 少量的接觸也是可以允許的 這將允許磨損發(fā)生在表面粗糙度減少的地方 或表面運(yùn)行的地方 設(shè)計(jì)軸承系 統(tǒng)的目的應(yīng)該是一旦它達(dá)到運(yùn)行條件 油膜厚度大于表面粗糙高度的總和 一種特殊類型的流體動(dòng)力潤滑可以發(fā)生在特定的負(fù)載很大的接觸中 比如球 或滾子軸承和許多類型的齒輪傳動(dòng)中 如果幾何形狀和運(yùn)動(dòng)類型是合適的 潤 滑油可以被困在入口區(qū) 并變成受到很高的壓力的部分 因?yàn)樗菙D進(jìn)狹小的 空間里大多數(shù)高負(fù)載的部分的接觸 這些壓力有兩個(gè)重要的作用 他們使?jié)櫥瑒┑恼扯却蟠笤黾?從而提高其承 載能力 同時(shí)他們以這樣的方式引起的裝載表面彈性變形來擴(kuò)展到更大的面積 的負(fù)載 由于承載能力的控制 fig 4 5 給了一個(gè)彈流潤滑的如何發(fā)生的現(xiàn)象 fig 4 5 彈流潤滑的氣缸在平坦的表面 雖然技術(shù)上流體動(dòng)力潤滑是潤滑液的一種形式 它也可以被應(yīng)用到通過氣體 的潤滑 提供那些負(fù)載和速度條件都合適的粘度極低的氣體 4 3 1 1 邊界潤滑 當(dāng)油膜厚度變得太小而不能給表面的流體膜分離時(shí) 粗糙的表面開始彼此接 觸 潤滑劑的性能除了體積粘性開始變得重要 在 fig 4 3 區(qū)域 1 油膜已變 得非常薄 沒有水動(dòng)力作用而只有邊界潤滑是有效的 這兒的 在入口區(qū)潤滑油的粘度 R 有效半徑 E 楊氏模量 Q 赫茲接觸壓力 粘度隨壓力增加的程度 在大多數(shù)正常情況下表面微凸體最初是由涂有薄膜的氧化物 鐵氧化物在鐵 或鋼 鋁氧化物 氧化鋁 覆蓋在鋁上等等形成的 當(dāng)這些表面相互摩擦 他 們吸附物是比較溫和的 然而 如果氧化物薄膜通過大力摩擦去除 暴露的金 屬表面有一個(gè)非常大的傾向去吸附 因此 如果軸承表面保留有氧化物薄膜 粗糙表面之間的接觸會(huì)給予適度的 摩擦和磨損 如果他們失去了那層氧化物薄膜 將會(huì)有較高的摩擦或嚴(yán)重的磨 損 在這兩種情況下的邊界潤滑的目的是減少摩擦和磨損 對(duì)此有多種方法可 以這樣去做 1 吸附作用 所有的固體表面會(huì)有一種從他們周圍的環(huán)境吸引一層薄膜物質(zhì)的傾向 這樣 的薄膜可能是只有一個(gè)或幾個(gè)分子厚 并且被認(rèn)為是表面上的吸附 較厚或更 強(qiáng)的吸附膜的支承表面可以提供更大的保護(hù) 吸附是一種可逆的過程 并且吸附物是可以解吸的 如果加熱到臨界溫度 或通過某種物質(zhì)被移走 將會(huì)受到更強(qiáng)的吸附力 這最明顯的效果是體現(xiàn)在邊 界潤滑上 因?yàn)樵跐櫥瑒┐嬖谙?吸附性強(qiáng)的物質(zhì)將被優(yōu)先吸附 在制定潤滑 劑時(shí)會(huì)有更有效的邊界潤滑添加劑 吸附的一個(gè)有用的副產(chǎn)物是力學(xué)性能的降低 特別是 在一個(gè)吸附膜的存在 下金屬的屈服應(yīng)力 由于這種效果 較低的應(yīng)力是在凹凸碰撞時(shí)產(chǎn)生的 在新 的軸承表面運(yùn)行時(shí) 去除過度粗糙后效果會(huì)更好 2 表面上的化學(xué)吸附 吸附到金屬表面后 一些物質(zhì)會(huì)與金屬或氧化物表面反應(yīng)生成新的化合物 這種物質(zhì)稱為化學(xué)吸附 化學(xué)吸附材料比金屬表面的吸附材料能更好結(jié)合起來 而且化學(xué)吸附過程是 不可逆的 這種薄膜可以有非常有效的邊界潤滑 3 化學(xué)反應(yīng) 在光或適度的摩擦下 吸附和化學(xué)吸附膜在減少摩擦和磨損是非常有效的 他們?cè)趧×夷Σ翖l件下很容易被機(jī)械去除 因此不能有效地阻止嚴(yán)重的磨損或 被抵消 自然氧化層減少嚴(yán)重磨損和抵消 但一旦通過摩擦被去除 表面的再 氧化可能太慢而是有效的 要處理這樣的情況 更多的活性化學(xué)物質(zhì)可以被添加到潤滑油和軸承的表面 來產(chǎn)生這種物質(zhì)的反應(yīng) 將產(chǎn)生有效的保護(hù)膜 問題是活性化學(xué)物質(zhì)如磷酸是 否會(huì)繼續(xù)反應(yīng) 從而侵蝕金屬表面 解決的辦法是使用含硫磺的 磷 氯的有機(jī)化合物 這可以在氧化的金屬表 面產(chǎn)生吸附或化學(xué)吸附 但將與重新暴露的已被移除氧化膜的金屬表面快速作 出反應(yīng) 對(duì)于潤滑和腐蝕的控制 在這種方式下軸承表面的化學(xué)制品的反應(yīng)可以限制 到最小程度的必要 盡管如此 一些更強(qiáng)大的極壓添加劑會(huì)慢慢地腐蝕某些金 屬 應(yīng)該只是被用于在摩擦條件非常嚴(yán)重的地方 比如用在金屬切削上 4 3 1 4 靜壓潤滑 在上面的部分解釋了壓力給全流體膜分離的負(fù)載軸承表面是由表面的運(yùn)動(dòng)產(chǎn) 生的 同樣的效果可以通過強(qiáng)制潤滑的軸承外部施加的壓力下得到 這將使全 油膜分離來實(shí)現(xiàn)到粘度或速度將不足以支撐負(fù)載的輸出的地方 外壓的基本理論 有時(shí)稱為靜壓 潤滑是很簡單的 所需的平均壓力等于負(fù)載 除以有效承載面積 在實(shí)踐中 液體靜壓軸承的設(shè)計(jì)還必須考慮到保持穩(wěn)定的需要和控制潤滑油 流量 外部加壓可用于液體潤滑劑或潤滑脂 但也被用來作為常用的氣 它可以抵 消那些與粘度非常低的氣體相關(guān)問題的偏移 4 3 1 5 干燥或固體潤滑 一種固體潤滑劑基本上是可被放置在兩個(gè)軸承表面的任何固體物質(zhì) 在給定 載荷下比軸承材料本身的摩擦將更容易剪切 在干摩擦系數(shù)對(duì)剪切力和軸承負(fù) 荷相關(guān) 剪切力 負(fù)載 在實(shí)踐中 某些特定的屬性都需要一種優(yōu)良的固體潤滑劑 如化學(xué)穩(wěn)定性 粘附一個(gè)軸承表面的能力 等等