流体动力润滑的承载机理是什么？

Question

如题所述

Answer 1

1: 定义
流体动力润滑是利用流体的黏附性使流体牢固的黏附在摩擦表面，并在摩擦副做相对运动时带入两摩擦副的摩擦表面之间，当两摩擦副的表面形成收敛的楔形空间时，黏附在摩擦表面的流体就会背带入摩擦副的两摩擦表面。
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，产生的流体压力膜将两表面完全分隔开，靠流体膜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，这种润滑常被称为动压润滑。润滑膜压力升高，就意味着它具有承载能力。
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。
2：流体动力润滑机理
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。
2：1：流体动力润滑的理论基础
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，这些假设条件是：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。
下图中，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。

由图可见，作用在此微单元体右面和左面的压力分别为p及 ,
作用在单元体上,下两面的切应力分别为τ及。
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。
2：1：1、油层的速度分布
　　 将上式改写成

对y 积分后得　
　　　　
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　　　　

　　 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。

2：1：2、流体的流量
　　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

　　 设在 p=pmax处的油膜厚度为h0(即时，h=h0),在该截面处的流量为
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　 当润滑油连续流动时,各截面的流量相等,由此得　

　　　　该式为一维雷诺方程。它是计算流体动力润滑滑动轴承(简称流体动压轴承)的基本方程。

可以看出,流体膜压力的变化与流体的粘度、表面滑动速度和流体膜厚度及其变化有关。经积分后可求出油膜的承载能力。由于油膜沿着x 方向各处的油压都大于入口和出口的油压，因而能承受一定的外载荷。
由上可知,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。
2：2： 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。

Answer 2

液体动力润滑的目标是建立动态的油膜，使摩擦副之间被润滑油完全分隔开。建立的条件由油的黏度、负载的大小、相对运动的速度决定。
就像滑水一样，速度够快，滑板就能把人支撑起来不会沉到水下。如果人比较重，就需要更高的速度。如果你是在油上面滑而不是在水上面滑（油比水黏），就可以以较低的速度达到相同的承载能力。
一)流体动力润滑
　　两个作相对运动物体的摩擦表面，用借助于相对速度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。流体动力润滑的主要优点是，摩擦力小，磨损小，并可以缓和振动与冲击。
　　下面简要介绍流体动力润滑中的楔效应承载机理。
图(两相对运动夹板间油层中的速度分布和压力分布)a所示A、B两板平行，板间充满有一定粘度的润滑油，若板B静止不动，板A以速度V沿x方向运动。由于润滑油的粘性及它与平板间的吸附作用，与板A紧贴的流层的流速v等于板速V,其它各流层的流速v则按直线规律分布。这种流动是由于油层受到剪切作用而产生的，所以称为剪切流。这时通过两平行平板间的任何垂直截面处的流量皆相等，润滑油虽能维持连续流动，但油膜对外载荷并无承载能力(这里忽略了流体受到挤压作用而产生压力的效应)。
液体润滑原理简介
当两平板相互倾斜使其间形成楔形收敛间隙，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时，若各油层的分布规律如图(两相对运动夹板间油层中的速度分布和压力分布)b中的虚线所示，那么进人间隙的油量必然大于流出间隙的油量。设液体是不可压缩的，则进入此楔形间隙的过剩油量，必将由进口a及出口c两处截面被挤出，即产生一种因压力而引起的流动称为压力流。这时，楔形收敛间隙中油层流动速度将由剪切流和压力流二者叠加，因而进口油的速度曲线呈内凹形，出口处呈外凸形。间隙流体产生的动压力是能够稳定存在的。这种具有一定粘性的流体流入楔形收敛间隙而产生的压力的效应叫流体动力润滑的楔效应。

Answer 3

主要特点
1、摩擦阻力主要由液体的内摩擦产生。
2、摩擦磨损特性主要取决于液体的粘性，与两表面的材料特性、形貌无关。
3、摩擦系数和磨损都很小，油膜对表面有良好的保护、清洗、冷却、防锈作用，摩擦热小，运转平稳。
形成流体动力润滑的必要条件
1、两固体表面问具有楔形间隙；
2、间隙中充有粘性流体；此粘性流体能吸附于固体表面；
3、两固体表面的相对运动带动润滑流体由间隙大端向间隙小端运动。[1]
形成流体润滑膜的方法
在一定的条件下，两摩擦表面可以被一薄层粘性流体完全分开，并由所建立的流体膜压力平衡外载荷，这种状态称为流体润滑。由于两摩擦表面不直接接触，当两表面发生相对运动时，就只在流体的分子间发生摩擦，而流体润滑的摩擦性质完全决定于流体的粘性。所用的粘性流体可以是液体，如各种润滑油和水，也可以是气体，如空气、氢，氦等，前者称之为液体润滑，后者称之为气体润滑。
流体润滑有很多优点，主要是：摩擦系数很小（完全液体润滑时通常约为0.001~0.008，气体润滑时则更小），所以由摩擦引起的功率损失也小，并可大大降低磨损和改善摩擦副的工作性能，延长其使用寿命。

Answer 4

一、流体动力润滑理论的基本方程式

根据两平行板相对运动，并假设油具有层流性质，已导出粘性定律和形成动压润滑的三个条件：

假设：

(1)流体具有层流性质，符合粘性定律
(2)液体不可压缩，流量不变
(3)平板沿Z方向无限长，所以沿Z方向没有流动，没有侧流

1、油层速度分布

2、润滑油流量

润滑油在单位时间内流经任一剖面h上的单位宽度面积上的流量

3、动压轴承的基本方程式

上式为计算无限长动压轴承的基本方程式。

讨论：

1．由上式看出油压的变化与润滑油粘度、表面滑动速度和油膜厚度有关，利用上式可求出油膜各点的压力P，再根据压力分布求出油膜承载能力。

2．用方程解释油楔承载机理

两滑动表面相互倾斜，并使其间油膜形成收敛状空间，该楔形空间形成压力变化。

a. h=h0 时，有极限压力值
b. 在h0 面左边h＜h0 ，油压随X增大而减小，任一剖面油压都大于出口人油压。
c. 在h0 剖面右边h＞h0 ，油压随X增大而增大，任一剖面处油液压力都大干该入口油压。

这样楔形空间中的油液能产生正压力平衡外载荷

如果两板平行，油压沿X无变化不能形成

3．三个条件

收敛状的楔形空间； 粘度； 速度。

二、径向滑动轴承形成液体动力润滑的过程

径向滑动轴承建立液体动力润滑的过程可分为以下三个阶段：

1．轴的启动阶段

2．不稳定运转阶段

随着转速的提高，带人楔形中的油量也逐渐增加，油膜承载面积加大，因而摩擦阻力逐渐减少，于是轴颈又向左下方移动。

3．液体动力润滑运转阶段

当转速n增加到一定值时，轴颈带入足够油量把两摩擦表面分开，形成承载油膜。这时，油层内的压力已能支承外载荷，达到平衡的轴颈开始按液体摩擦状态工作，即进入稳定运转阶段。

三、径向滑动轴承的几何关系

1．直径间隙
2．相对间隙
3．偏心距
4．相对偏心率本回答被网友采纳