流体动力润滑理论基本概念和动压轴承的工作原理

时间：2010-12-20

一、流体动力润滑理论的基本方程式
根据摩擦面间形成油膜的原理，液体润滑可分为液体动力润滑和静力润滑。
现介绍流体动压润滑理论
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
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和形成动压润滑的三个条件，如图12-12所示，相对运动的两平板被一层油膜分开。
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假设：
(l)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
现分析油层中一微单元体
沿y方向剪切应力和沿c方向剪切挤压由
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根据X方向平衡条件(等速运动条件下)
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该式表达了单位油压沿 X轴方向的变化与速度沿 y轴的变化的关系
1、油层速度分布
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对y积分
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根据边界条件确定积分常数
当 y＝0时，v＝V，C2＝V
当 y＝h时，v＝0，
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[img]http://njtu.edu/depart/xyjxdq/lesson/jxsj_00/html_jxnr/d12z/d12z_5_g7.gif[/img] （4）
速度呈线性分布，呈抛物线分布与有关，[img]http://njtu.edu/depart/xyjxdq/lesson/jxsj_00/html_jxnr/d12z/d12z_5_g8.gif[/img]
出入口速度分布如图4-17中虚线所示。
[img]http:///UserFiles/Image/002(28).jpg[/img]
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
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3、动压轴承的基本方程式
假设压力分布如图，在p=pmax剖面处油膜厚度为h0，∵pmax出现极值，由(4)式看出，速度沿y方向变化呈线性分布，单位宽度在该剖面处的流量
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根据前面假设油液流经任一剖面处流量不变
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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p＝p[img]http://njtu.edu/depart/xyjxdq/lesson/jxsj_00/html_jxnr/d12z/d12z_5_g13.gif[/img]max
b. 在h0面左边h＜h0，由式(4-10)知，油压随X增大而减小，任一剖面油压都大于出口人油压。[img]http://njtu.edu/depart/xyjxdq/lesson/jxsj_00/html_jxnr/d12z/d12z_5_g14.gif[/img]
c. 在h0剖面右边h＞h0，由式(4-10)知，表示油压随X增大而增大，任一剖面处油液压力都大干该入口油压。[img]http://njtu.edu/depart/xyjxdq/lesson/jxsj_00/html_jxnr/d12z/d12z_5_g15.gif[/img]
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三个阶段，
1．轴的启动阶段如图12-13 a)、b)
[img]http:///UserFiles/Image/003(14).jpg[/img]
轴静止时，轴处于轴承孔的最下方、最稳定位置，自然形成一弯曲的楔形，开始转动并转速很低时，完全是金属直接接触，轴承对轴颈的摩擦力方向与轴颈表面圆周速度方向相反，迫使轴颈向右滚动而偏移。
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。
当转速继续升高,油膜承载能力进一步提高时，轴颈又抬起，当转速n＝∞时两轴心重合，轴颈轴心轨迹为半圆形。
从以上看出，建立动压润滑状态的重要条件是相对速度。

三、轴承的宽径比与承载能力的关系
图12-15 首先介绍压力分布曲线
B/d 油压承载能力
[img]http:///UserFiles/Image/001(48).jpg[/img]
四、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
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