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4 3 1 1 流體動力潤滑 流體動力潤滑指通過液體的運動來實現(xiàn)潤滑的 就徑向滑動軸承而言 它已 經(jīng)被用來作為一個例子 該軸的旋轉(zhuǎn)使?jié)櫥瑒┻M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點上 進入這個區(qū)域 像一個彎曲的楔形 是逐漸變細的 由于油是被迫進入楔形狹窄的部分 其壓力的增加 正是這種流體動壓力來 支撐軸的載荷 載荷的增加降低了油膜厚度的增加 而增加的流體動壓來潤滑 油膜厚度 反過來 流體動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 它依賴于流體動力潤滑 在幾乎所有的系統(tǒng)中都是必要的 舉個例子 在一個直線滑動軸承中的楔形可以由一個傾斜的滑塊產(chǎn)生 如 fig 4 4 所示 fig 4 4 在直線滑動的軸承壓力楔 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 一個楔形塊可能會由一個表面完全平滑的滑塊而產(chǎn)生 因為滑動 面中心溫度升高和膨脹 會產(chǎn)生極高的熱量 任意或所有這些類型的楔形都是 存在的 比如說在一個墊式的推力軸承 但某些類型的楔對于流體動壓潤滑是 必不可少的 一個例外是兩個表面之間的潤滑劑 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 因此對軸承表面損傷有著更 大的保護作用 這就是所謂的擠壓膜效應(yīng) 流體動力潤滑是對雷諾茲方程的數(shù)學(xué)描述 但對于大多數(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 流體動力潤滑上是重要的 流體動力潤滑在高速提供了更好的潤滑 在非常低的速度可能會導(dǎo)致潤滑失 效 理想情況下流體動力潤滑油膜應(yīng)該是足夠厚的 以確保在兩個曲面上的凸 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 不能保持絕對恒定 通常只是被用來針對那個點 B 這里的 h 是潤滑油膜厚度 P 是壓力 x 和 z 是坐標 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?而且磨損也將會保持在最低限 度 在實踐中 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 或表面運行的地方 設(shè)計軸承系 統(tǒng)的目的應(yīng)該是一旦它達到運行條件 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力潤滑可以發(fā)生在特定的負載很大的接觸中 比如球 或滾子軸承和許多類型的齒輪傳動中 如果幾何形狀和運動類型是合適的 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 因為它是擠進狹小的 空間里大多數(shù)高負載的部分的接觸 這些壓力有兩個重要的作用 他們使?jié)櫥瑒┑恼扯却蟠笤黾?從而提高其承 載能力 同時他們以這樣的方式引起的裝載表面彈性變形來擴展到更大的面積 的負載 由于承載能力的控制 fig 4 5 給了一個彈流潤滑的如何發(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 當油膜厚度變得太小而不能給表面的流體膜分離時 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 將會有較高的摩擦或嚴重的磨 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或幾個分子厚 并且被認為是表面上的吸附 較厚或更 強的吸附膜的支承表面可以提供更大的保護 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 將會受到更強的吸附力 這最明顯的效果是體現(xiàn)在邊 界潤滑上 因為在潤滑劑存在下 吸附性強的物質(zhì)將被優(yōu)先吸附 在制定潤滑 劑時會有更有效的邊界潤滑添加劑 吸附的一個有用的副產(chǎn)物是力學(xué)性能的降低 特別是 在一個吸附膜的存在 下金屬的屈服應(yīng)力 由于這種效果 較低的應(yīng)力是在凹凸碰撞時產(chǎn)生的 在新 的軸承表面運行時 去除過度粗糙后效果會更好 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 他們在劇烈摩擦條件下很容易被機械去除 因此不能有效地阻止嚴重的磨損或 被抵消 自然氧化層減少嚴重磨損和抵消 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)生有效的保護膜 問題是活性化學(xué)物質(zhì)如磷酸是 否會繼續(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 一些更強大的極壓添加劑會慢慢地腐蝕某些金 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載軸承表面是由表面的運動產(chǎn) 生的 同樣的效果可以通過強制潤滑的軸承外部施加的壓力下得到 這將使全 油膜分離來實現(xiàn)到粘度或速度將不足以支撐負載的輸出的地方 外壓的基本理論 有時稱為靜壓 潤滑是很簡單的 所需的平均壓力等于負載 除以有效承載面積 在實踐中 液體靜壓軸承的設(shè)計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)對剪切力和軸承負 荷相關(guān) 剪切力 負載 在實踐中 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 粘附一個軸承表面的能力 等等