潤(rùn)滑與潤(rùn)滑劑ppt課件(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 2 222 2 16 ( 1 )4 ( 1 )U Lc? ? ? ? ??? ? ? ? ??mWLdp ? ?12 22222 2 21( 1 ) [] ()( 1 ) 16 2()smLnc dpd?? ?? ? ? ??? ???1 22 2 2 21[]( 1 ) 16smnS p ? ? ? ? ?? ? ??122 22 2 2211 ( 1 ) []( 1 ) 16()Ld??? ? ? ???????323 224 (1 )yU LWc? ????? ?23222(1 )xU LWc? ???? ?于是得 : 由于 : 令 : 且 : sU dn?? ( 轉(zhuǎn)速 , ) sn /rs故 : 是無量鋼 `參數(shù) ,稱為軸承的承載特性參數(shù) s軸承的偏位角和軸心軌跡 1 ()WyWxtg? ??2( 1 )14[]tg ?? ?? ????21 c o ssinc o s c o stg ????? ???c o s ec?????由圖知 : 將 , 代入 : WyWx由三角關(guān)系知 : 如果 14?? ,那么對(duì)比形式可得如下關(guān)系 即 : 如圖稱為軌跡圓或間隙圓 3 112 2dP UhRdhq ? ??? ? ? ?0dpd? ? 12 Uhq ? ?1 ( 1 )2i Uc LQ ???01 ( 1 )2 Uc LQ ???0ci e U L C U LQ Q Q ?? ? ? ?油的流量 無限窄軸承： 所以 （ 1）油膜起點(diǎn)處： m a x0 , ( 1 )h h c??? ? ? ?軸承寬度上流入量： （ 2）油膜終點(diǎn)處： m in, ( 1 )h h c? ? ?? ? ? ?流出量： （ 3）端泄流量： 1 22( 1 )fU LRcF?????? 3 221222 2 2( 1 )[ ( 1 ) 16 ]()ffWFLd????? ? ?? ? ????21 22( 1 )ffLRUcUPF ? ??? ? ? ??00 ( 1 c os )fU L R dL RdcF?? ??????? ? ? ???10 2( 1 c os ) 2( 1 )d? ???? ???? ?潤(rùn)滑油膜摩擦力 摩擦功率為： 第三節(jié) 彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑 彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑理論 研究在點(diǎn)、線接觸條件下，兩彈性物體間的流體動(dòng)力潤(rùn)滑膜的力學(xué)性質(zhì)。 求解油膜壓力分布、潤(rùn)滑膜厚度分布等問題 流體動(dòng)力潤(rùn)滑理論的前提： 適應(yīng)于低副中兩零件之間的潤(rùn)滑問題， 潤(rùn)滑劑粘度不隨壓力變化； 零件摩擦表面為剛體； ▲ 在油膜壓力下，摩擦表面的變形的彈性方程； ▲表述潤(rùn)滑劑粘度與壓力間關(guān)系的粘壓方程； ▲流體動(dòng)力潤(rùn)滑的主要方程。 彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑理論是流體動(dòng)壓潤(rùn)滑理論的重要發(fā)展，它主要研究名義上是點(diǎn)線接觸的摩擦副潤(rùn)滑問題（如齒輪副、滾動(dòng)軸承等）。名義上點(diǎn)線接觸摩擦副的接觸應(yīng)力是非常高的（可達(dá) 1～ 4GPa )，按照經(jīng)典的潤(rùn)滑理論，很難想象潤(rùn)滑劑能存在于對(duì)偶表面之間并將它們隔開，經(jīng)典的潤(rùn)滑理論未考慮粘壓效應(yīng)和彈性變形效應(yīng)，這兩個(gè)重要效應(yīng)都有利于提高潤(rùn)滑膜的承載能力。 圖 a所示模型是彈性圓柱體與一剛性平面干接觸的情況。在載荷作用下，彈性圓柱體發(fā)生彈性變形，使線接觸變成了小面積接觸，載荷所造成的接觸壓力常稱為赫茲壓力，其分布情況是在接觸區(qū)域內(nèi)成拋物線形分布。 彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑的機(jī)理： 赫茲接觸是彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑的主要條件，它建立了接觸面的整個(gè)形狀： 先是非常狹長(zhǎng)的收斂區(qū) (進(jìn)口區(qū)）， 緊接著是赫茲區(qū)（平面區(qū)）， 最后是發(fā)散區(qū)（出口區(qū)）。 收斂區(qū)的作用是產(chǎn)生流體動(dòng)壓力將兩對(duì)偶表面隔開（如圖 b所示），因?yàn)閷?duì)偶表面是收斂的，故對(duì)偶表面能帶人潤(rùn)滑劑而產(chǎn)生流體動(dòng)壓力； 隨著收斂區(qū)壓力增大，潤(rùn)滑劑的粘度也隨之升高，粘度越高產(chǎn)生的流體動(dòng)壓力也就越大。當(dāng)潤(rùn)滑劑到達(dá)赫茲區(qū)的前緣時(shí)，潤(rùn)滑劑的粘度便增加一個(gè)數(shù)量級(jí)，流體動(dòng)壓力便能達(dá)到典型值 。 赫茲區(qū)的最高壓力可高達(dá)典型值 。盡管如此，流體動(dòng)壓力還是能將兩對(duì)偶表面隔開，因?yàn)榱黧w動(dòng)壓力能克服赫茲區(qū)前緣的壓力而將前緣分開。潤(rùn)滑劑一旦進(jìn)入赫茲區(qū)，其粘度將迅速增加若干數(shù)量級(jí)而變成半固體甚至固體。后緣的局部高壓和局部頸縮是保持流量連續(xù)的結(jié)果。 彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑 節(jié)流器 節(jié)流器 D ~ 工作原理：依靠供油裝置，將高壓油壓入軸承間隙中，強(qiáng)制形成油膜。 特點(diǎn)：靜壓軸承載任何工況下都能勝任工作。 關(guān)鍵器件： 節(jié)流器 節(jié)流器作用：根據(jù)外載荷的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)各油腔內(nèi)的壓力。 第四節(jié) 流體靜力潤(rùn)滑 靜壓軸承 流體靜壓潤(rùn)滑的特點(diǎn)： 1)由于摩擦副對(duì)偶表面是依靠外來壓力潤(rùn)滑劑分開的，潤(rùn)滑膜的形成與對(duì)偶表面的幾何形狀、相對(duì)運(yùn)動(dòng)無關(guān)，因此，兩對(duì)偶表面可以在各種相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度下得到潤(rùn)滑，且具有較高的承載能力。 2)流體靜壓潤(rùn)滑能始終保持摩擦副處于流體潤(rùn)滑狀態(tài)，因此，其摩擦力始終較小，當(dāng)然也就不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重磨損和大的功率消耗。這對(duì)于需要經(jīng)常起動(dòng)、停車、逆轉(zhuǎn)和速度變化的摩擦副而言，可以大大延長(zhǎng)其使用壽命。 3)精度高，精度保持性好，剛度也較高。 4)對(duì)摩擦副對(duì)偶表面的要求不高（如材料的抗磨性等）。 5)具有較高的抗振性，靜壓潤(rùn)滑膜具有良好的吸振性，運(yùn)動(dòng)均勻平穩(wěn)。 6)流體靜壓潤(rùn)滑的缺點(diǎn)是需要一套供油系統(tǒng)，并且應(yīng)對(duì)潤(rùn)滑劑進(jìn)行嚴(yán)格過濾，因此，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造和使用成本較高。 流體動(dòng)、靜壓潤(rùn)滑 流體動(dòng)、靜壓潤(rùn)滑是近代出現(xiàn)的較先進(jìn)的潤(rùn)滑方式，其原理是綜合利用動(dòng)壓和靜壓潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)，避免兩者的缺點(diǎn)。 它的工作原理是：當(dāng)摩擦副起動(dòng)、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、載荷變化等動(dòng)壓潤(rùn)滑條件不能滿足時(shí)，投入靜壓潤(rùn)滑，以保證流體潤(rùn)滑條件；而當(dāng)摩擦副已進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行并形成動(dòng)壓潤(rùn)滑膜時(shí)，就停止供給壓力潤(rùn)滑劑（即停止靜壓潤(rùn)滑）。這樣既避免了靜壓系統(tǒng)能量的消耗，同時(shí)也保證了起動(dòng)、制動(dòng)等情況下的流體潤(rùn)滑條件，從而達(dá)到降低成本，延長(zhǎng)機(jī)械壽命的目的。 邊界潤(rùn)滑 在不能形成流體動(dòng)壓潤(rùn)滑膜和彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑膜的條件下，潤(rùn)滑劑在摩擦副對(duì)偶表面上形成與介質(zhì)性質(zhì)不同的薄膜（習(xí)慣稱為邊界膜），也可以降低摩擦和減少磨損，這種潤(rùn)滑狀態(tài)常稱為邊界潤(rùn)滑。 (1)吸附膜 潤(rùn)滑油中常含有少量極性分子，如脂肪酸、醉、胺等。這些極性分子通常是含10個(gè)以上碳原子的長(zhǎng)鏈有機(jī)化合物，其一端具有極性很強(qiáng)的極性基團(tuán)。極性分子的極性基團(tuán)，依靠范德華引力（或化學(xué)鍵）牢固地吸附在金屬表面上，而烴鏈則指向潤(rùn)滑油內(nèi)部。當(dāng)潤(rùn)滑油中含有足夠濃度的極性分子時(shí)，極性分子相互平行密集排列并垂直吸附于金屬表面，相鄰分子烴鏈間的橫向內(nèi)聚力促使分子密集排列，在第一層分子之上還可吸引第二、第三等多層分子而形成多層分子吸附膜，吸附膜的厚度決定于極性基團(tuán)的強(qiáng)弱，極性越強(qiáng)，能形成吸附分子的層數(shù)就越多，吸附膜抗壓強(qiáng)度就越高。 根據(jù)極性基團(tuán)和表面的吸附機(jī)理，吸附可以分成物理吸附和化學(xué)吸附兩類。 物理吸附是依靠范德華引力而形成，這種吸附一般無選擇性，非極性分子也能形成。物理吸附結(jié)合微弱，其過程完全可逆。 化學(xué)吸附是金屬表面和吸附分子間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的一種吸附。極性分子通過化學(xué)鍵與金屬表面形成牢固的吸附單分子層，與吸附分子結(jié)合的金屬離子并未脫離金屬晶格。形成化學(xué)吸附的一個(gè)要素是，金屬表面必須有一定的反應(yīng)活性（如鋅、鎘、銅等金屬很活潑，鐵和鋁屬適中，而鉻、鉑的表面活性較差）。減摩效果隨金屬表面活性的增大而增加。化學(xué)吸附的吸附能包括化學(xué)鍵能，故具有較大的吸附熱，其吸附過程是不完全可逆的。化學(xué)吸附膜比較穩(wěn)定，能承受較大的載荷和適應(yīng)較高的溫度。 應(yīng)注意，若邊界膜是吸附膜時(shí)，邊界潤(rùn)滑效果與潤(rùn)滑油量密切相關(guān)，如圖所示。 (1)當(dāng)潤(rùn)滑油量很少時(shí)，首先在整個(gè)表面上形成單分子層吸附膜而使表面自由能盡可能達(dá)到最低， (2)油量增加吸附膜厚度也均勻增加，吸附膜形狀如圖 A所示；此后表面自由能的降低則依靠減少吸附膜的表面積， (3)油量繼續(xù)增加時(shí)，其油膜表面如圖 B所示；當(dāng)油量充足時(shí)，潤(rùn)滑油將充滿粗糙峰谷而達(dá)到圖 C所示狀態(tài)。 由此可知，潤(rùn)滑油量在圖 3中的 A與 C之間時(shí)，峰頂處的油膜厚度是維持不變的，而摩擦只發(fā)生在峰頂，所以當(dāng)油量達(dá)到一定量后對(duì)摩擦因數(shù)的大小不再產(chǎn)生影響。此時(shí)，一旦峰頂油膜破壞，峰谷的油則依靠表面自由能減少的趨勢(shì)迅速補(bǔ)充峰頂而使峰頂油膜得到恢復(fù)。當(dāng)油量只能達(dá)到圖中 A或更少時(shí)，由于油膜很薄而難以流動(dòng)補(bǔ)充破壞了的峰頂油膜，便會(huì)產(chǎn)生干摩擦。 。 油量分配 (2)反應(yīng)膜 反應(yīng)膜的形成與吸附膜不同，它是潤(rùn)滑劑中某些分子與金屬表一面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，二者之間的價(jià)電子相互交換而形成的一種新化合物。 常見的反應(yīng)膜是氧化膜，事實(shí)上純凈金屬表面的摩擦是極稀少的。通常氧化膜具有減摩作用，但耐磨性較差，往往易引起氧化磨損。 為了改善潤(rùn)滑性能，常在潤(rùn)滑劑中加入含硫、磷、氯等元素的極壓抗磨添加劑，以便與金屬表面反應(yīng)生成反應(yīng)膜而達(dá)到減摩抗磨之目的。極性分子首先吸附在金屬表面上形成吸附膜，在高溫、高壓條件下，極性分子不僅吸附于金屬表面，而且還能分解出活性元素與金屬表面起化學(xué)反應(yīng)而生成一層金屬鹽膜。反應(yīng)膜的特點(diǎn)是，膜厚可以很大并且其形成是不可逆的，同時(shí)，膜具有較高的熔點(diǎn)和較低的抗剪強(qiáng)度，比吸附膜穩(wěn)定得多，適合于高速、重載、高溫等條件下工作。 第五節(jié)、潤(rùn)滑油基本原理 潤(rùn)滑的分類可視研究對(duì)象和內(nèi)容的不同而異。下面介紹幾種常見的分類方法。 根據(jù)潤(rùn)滑劑分類 (1)氣體潤(rùn)滑 以空氣、氫氣、氮?dú)夂驼羝葰怏w作為潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑。 (2)液體潤(rùn)滑 以潤(rùn)滑油、乳化液和水等液體作為潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑。 (3)半固體潤(rùn)滑 以潤(rùn)滑脂等半固體材料作潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑。 (4)固體潤(rùn)滑 以石墨和二硫化鉬等固體作潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑。 (5)油霧潤(rùn)滑 利用壓縮空氣或蒸汽，將油液霧化后作為潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑。 根據(jù)供給潤(rùn)滑劑的方法分類 (1)分散或單獨(dú)潤(rùn)滑 各潤(rùn)滑部位采用單獨(dú)裝置供油的潤(rùn)滑。 (2)集中潤(rùn)滑 各潤(rùn)滑部位采用一個(gè)統(tǒng)一裝置供油的潤(rùn)滑。 根據(jù)供油時(shí)間分類 (1)間歇潤(rùn)滑 經(jīng)過一定時(shí)間間隔才對(duì)潤(rùn)滑部位供油一次的潤(rùn)滑。 (2)連續(xù)潤(rùn)滑 在機(jī)械設(shè)備整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，連續(xù)不斷地對(duì)潤(rùn)滑部位供油的潤(rùn)滑（包預(yù)先