摩擦学原理(第7章润滑原理)资料讲解.ppt

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1、摩擦学原理(第7章润滑原理)20127.1流体润滑的形式与状态(1)流体动压润滑：两个润滑表面的几何构形（楔形空间）、润滑剂的粘度效应（供油充分）、以及两个润滑表面的相对运动（大口进，小口出）来产生分离两个润滑表面的压力径向滑动轴承液体动压润滑示意图(hydrodynamiclubrication)statusesandtypesinHydrodynamicLubrication按润滑膜承载能力形成的机理：流体动压润滑、流体静压润滑、动静压混合润滑流体静压润滑：润滑剂供应系统提供的压力将两个润滑表面（可以有运动，也

2、可以不运动）分离开设计重点：如何选择合适液压、气压系统，如供油泵的选择、油路的设计、节流方式与所需支撑性能的关系等。液体静压轴承润滑示意图hydrostaticlubrication按润滑介质分类：液体润滑和气体润滑(1)液体润滑：各种液体作润滑剂，由液膜将轴颈与轴瓦分开润滑介质；各种润滑油，但也有用水、液氢、液氦、液氧和高聚物优点：承载能力高、支撑刚度高、阻尼大、精度高、寿命长等缺点：(气体润滑相比)摩擦力大，温升高一般不用于高、低温环境(性能限制)等。Classificationoflubricationmed

3、iaLiquidlubrication气体润滑：气体作润滑剂，由气膜将两个工作表面分开。润滑介质：空气，也用氢、氦、一氧化碳及水蒸汽等介质。与液体相比：气体的粘度低，粘度随温度变化小，化学稳定性好。优点：摩擦小、精度高、速度高、温升低、寿命长、耐高低温及原子辐射，对主机和环境无污染等。缺点：承载能力小、刚度低、稳定性差、对加工、安装和工作条件要求严格等。LiquidlubricationNavier_Stokes方程从质量守恒的连续方程入手从受力分析的动力学出发运用牛顿粘性定律以及流体运动速度的表达式7.2流体润滑

4、的基本方程7.2流体润滑的基本方程包括流体力学中的连续方程、动力学方程、能量方程7.2.1连续方程经典力学中质量守恒定律在流体力学中的具体表达。用当地法推导。如图：取任意时间t前无穷小时间dt内，任意封闭控制面S围成的空间体积τ为研究对象。单位时间内：从面积元流出的液体质量：从封闭控制面S流出的液体总质量：由于体积τ内各空间点密度场值发生变化导致空间体积τ包含液体质量的减小量：根据空间体积τ不能“生成”或“消灭”液体质量，由质量守恒定律有：continuumequationHydrodynamicLubricati

5、onBasicEquations由高斯定理，将面积分改写为体积分，即代入上式有：因为S是任意选择的，相应τ也是任意的，故或或定常流场中流体连续性方程：密度与时间无关，即代入公式7.2为或7.2不可压缩流体：密度为常数，代入公式7.2为或在直角坐标系中，速度向量vn和梯度向量的表达式为（7.5）（7.6）（7.7）式中，、、分别为沿x、y、z方向的速度。圆柱座标系下表达式可用座标变换求得。7.2.2流体动力学方程7.2.2流体动力学方程经典力学中牛顿第二定律、动量定理、动量矩定理在流体力学中的具体表达，用实体法推导

6、。如图：取任意瞬时t，位于任意封闭控制面S围成的空体积τ内的流体团为研究对象。t瞬时质量力矢量场：t瞬时密度场：则空间点上单位体积的流体质量所受的体力整个流体团体力矢量和：t瞬时控制面S空间一点处单位外法线：空间点与面元相应n方向上的应力矢量：则作用于流体团外面力矢量和等于：根据动量定理，流体团的动量对时间的全导数等于作用于流体团的外力的主矢fluiddynamicsequations由于将上两式代入,则有因为体积τ是任意选择的,故即或奥高公式X方向有7.2.3Navier-Stokes方程为了求解流体力学的连续方

7、程（7.1）和动量方程（7.11），还必须建立速度表达方式以及速度向量与应力张量关系的本构方程，即广义牛顿粘性定律。流体运动的表达1．变形速率张量流体控制体受表面张力作用的运动会产生变形，通常用变形速率张量[]表示变形速率与流速间的关系通过微单元变形分析得到，在直角坐标系下，它们的关系为2．压力p前面已给出了直角坐标系下的应力张量表达式（7.16）定义根据剪应力互等定律，因此，式（7.16）表示了一个二阶对称应力张量，根据应力张量的性质，应力张量中的法向应力之和x+y+z为一个常量，通常这三个法向应力的平均

8、值负数用流体压力p来表示，即：（7.18）式中，加入负号的用意是，流体所受的为压应力时，p为正值。pressure3．广义牛顿粘性定律generalNewtonianviscositylaw假设润滑流体满足以下关系：(1)流体是连续的，应力张量与变形速率张量呈线性关系；(2)流体各向同性，其性质与方向无关；(3)当流体静止时，即变形速率为零时，流体中的压力就