二、流体动压润滑 1883年,Towe对火车轮轴的滑动轴承进行试验,首次发现 轴承中的油膜存在流体压力。 1886年, Reynolds针对 Tower发现的现象应用流体力学推导 岀 Reynolds方程,解释了流体动压形成机理,从而奠定了流 体润滑理论研究的基础。 1904年, Sommerfeld求出了无限长圆柱轴承的 Reynolds方 程的解析解 1954年, Ocvirk建立了无限短轴承的解析解,促使流体润滑 理论得以应用于工程近似设计 随着电子计算机和数值计算技术的发展,许多学者采用有 差分、变分和有限元等方法求得各种结构和工况条件下的有 狠长轴承数值解,得到了更为精确的结果,使得流体润滑理 论日趋成熟 1985年,王玉良用有限差分法完成某实验轴承的数值解
二、流体动压润滑 ¡ 1883年，Tower对火车轮轴的滑动轴承进行试验，首次发现 轴承中的油膜存在流体压力。 ¡ 1886年，Reynolds针对Tower发现的现象应用流体力学推导 出Reynolds方程，解释了流体动压形成机理，从而奠定了流 体润滑理论研究的基础。 ¡ 1904年，Sommerfeld求出了无限长圆柱轴承的Reynolds方 程的解析解。 ¡ 1954年，Ocvirk建立了无限短轴承的解析解，促使流体润滑 理论得以应用于工程近似设计。 ¡ 随着电子计算机和数值计算技术的发展，许多学者采用有限 差分、变分和有限元等方法求得各种结构和工况条件下的有 限长轴承数值解，得到了更为精确的结果，使得流体润滑理 论日趋成熟。 ¡ 1985年，王玉良用有限差分法完成某实验轴承的数值解
1.动压润滑形成机理 流体动压润滑形成机理在于,摩擦表面 的相对运动将粘性流体带人楔形间隙,从而 使得润滑膜产生压力以承受载荷,这就是所 的动压效应。润滑膜为粘性流体膜,其厚 度处于|~100μm数量级,属于厚润滑膜;其 理论基础是粘性流体力学.流体动压润滑通 常应用于面接触摩擦副,如机床和汽轮发电 机组等动力机械中的滑动轴承
流体动压润滑形成机理在于，摩擦表面 的相对运动将粘性流体带人楔形间隙，从而 使得润滑膜产生压力以承受载荷，这就是所 谓的动压效应。润滑膜为粘性流体膜，其厚 度处于I～100 μm数量级，属于厚润滑膜；其 理论基础是粘性流体力学．流体动压润滑通 常应用于面接触摩擦副，如机床和汽轮发电 机组等动力机械中的滑动轴承。 1.动压润滑形成机理
运动副工作时,两工作表面之间的相 对坛动可将润滑剂带入工作区,并建立 定的油(动)撑外载荷,形成油膜,倮 护工作表面,形成所谓“流体动压润滑” 流体动压润滑的形成需要三个条件: 1)两表面之间有相对的运动(滚动或滑动) 2)两表面之间有楔形间隙,润滑油从大 口进入,小口流出; 3)两表面之间润滑剂有一定的粘度 这就是所谓的流体动压润滑的三要素
F b O
F v x y b a c o ho
2径向滑动轴承形成流体动力润滑过程 F F F △ LO1 0 0 \/hi e min 静止状态 启动 稳定工作状态
2.径向滑动轴承形成流体动力润滑过程 △ F F F hmin o o1 o o1 o1 o a e d D 静止状态 启动 稳定工作状态
几何关系: 轴承直径间隙:△=D-d 人 、qo 半径间隙:d=R-r=A/2 Tmaz 相对间隙: 偏心率: h 最小油膜厚度: min=ry(l-x
D d R r / 2 d r e 1 min h r 几何关系： · 半径间隙： 相对间隙： 偏心率： 最小油膜厚度： 轴承直径间隙：
3.流体动力润滑基本方程一雷诺方程 ap a ap oh h h =6(U1-U2)-+12V ax) a 式中:U、V分别为流体沿坐标x、z方向的 速度分量;η流体动力粘度;h-流体膜厚 度;p-压力。方程左端表示流体润滑膜压力 在润滑表面上随ⅹ,z的变化率。右端表示 生润滑膜压力的各种效应,第一项为油 楔动压效应;第二项为挤压效应项
3.流体动力润滑基本方程—雷诺方程 ¡ 式中： U、V分别为流体沿坐标x、z方向的 速度分量；η-流体动力粘度； h-流体膜厚 度；p-压力。方程左端表示流体润滑膜压力 在润滑表面上随x，z的变化率。右端表示 产生润滑膜压力的各种效应，第一项为油 楔动压效应；第二项为挤压效应项。 V x h U U z p h x z p h x 6 ( ) 12 1 2 3 3
对于滑动轴承,U1=0、V=0,雷诺方程可 简化成 oh h h ap on Ox) az a ax 4.雷诺方程的求解: 用有限差分法求解二维雷诺方程
¡ 对于滑动轴承，U1＝0、V=0，雷诺方程可 简化成 x h U z p h x z p h x 6 3 3 4.雷诺方程的求解： 用有限差分法求解二维雷诺方程
5.液体动压润滑径向滑动轴承的 设计过程 1.已知条件:外加径向载荷F(N),轴颈转速 n(rmin)及轴颈直径(mm)。 2.设计及验算: 选择轴承材料,验算p、V、pv 选择轴承参数:如轴承宽度(B)、相对间隙(ψ)和润滑油 黏度(刀); 计算承载量; 计算最小油膜厚度:hmn=rv(1-x)2 和许用油膜厚度: 验算温升 h]=S(Rz+rz)
5.液体动压润滑径向滑动轴承的 设计过程 １．已知条件：外加径向载荷F(N)，轴颈转速 n(r/min)及轴颈直径d(mm)。 ２．设计及验算： 选择轴承材料，验算 p、v、pv 选择轴承参数：如轴承宽度(B)、相对间隙(ψ)和润滑油 黏度(η) ; 计算承载量； 计算最小油膜厚度： 和许用油膜厚度: 验算温升： h r1 h min h S RZ1 RZ 2
6.流体润滑与滑动轴承研究展望 经过长期的实验与理论研究,总体来说迄今 各种结构的滑动轴承的静态润滑设计已达到 相当完善的境地。随着髙速大容量动力机械 的发展,以下问题还有待于进一步研究。 (1)油膜振荡与稳定性 ■在20世纪70~80年代,由于滑动轴承油膜振 荡导致汽轮发电机组的断轴事故时有发生, 这是因为高速轻载轴承的轴心与轴承中心接 近而处于不稳定状态所致
6.流体润滑与滑动轴承研究展望 ¡ 经过长期的实验与理论研究，总体来说迄今 各种结构的滑动轴承的静态润滑设计已达到 相当完善的境地。随着高速大容量动力机械 的发展，以下问题还有待于进一步研究。 （1） 油膜振荡与稳定性 ¡ 在20世纪70～80年代，由于滑动轴承油膜振 荡导致汽轮发电机组的断轴事故时有发生， 这是因为高速轻载轴承的轴心与轴承中心接 近而处于不稳定状态所致