流体动力润滑

物理术语

流体动力润滑，就是依靠被润滑的一对固体摩擦面间的相对运动，使介于固体间的润滑流体膜内产生压力，以承受外载荷而免除固体相互接触，从而起到减少摩擦阻力和保护固体表面的作用。

简述

hydrodynamic lubrication所用的粘性流体可以是液体(如润滑油)也可以是气体(如空气等),相应地称为液体动力润滑和气体动力润滑。

主要特点

1、摩擦阻力主要由液体的内摩擦产生。

2、摩擦磨损特性主要取决于液体的粘性，与两表面的材料特性、形貌无关。

3、摩擦系数和磨损都很小，油膜对表面有良好的保护、清洗、冷却、防锈作用，摩擦热小，运转平稳。

形成流体动力润滑的必要条件

1、两固体表面间具有楔形间隙；

2、间隙中充有粘性流体；此粘性流体能吸附于固体表面；

3、两固体表面的相对运动带动润滑流体由间隙大端向间隙小端运动。

形成流体润滑膜的方法

在一定的条件下，两摩擦表面可以被一薄层粘性流体完全分开，并由所建立的流体膜压力平衡外载荷，这种状态称为流体润滑。由于两摩擦表面不直接接触，当两表面发生相对运动时，就只在流体的分子间发生摩擦，而流体润滑的摩擦性质完全决定于流体的粘性。所用的粘性流体可以是液体，如各种润滑油和水，也可以是气体，如空气、氢，氦等，前者称之为液体润滑，后者称之为气体润滑。

流体润滑有很多优点，主要是：摩擦系数很小（完全液体润滑时通常约为0.001~0.008，气体润滑时则更小），所以由摩擦引起的功率损失也小，并可大大降低磨损和改善摩擦副的工作性能，延长其使用寿命。

依据润滑膜压力产生的原理不同，流体润滑可以分为流体静力润滑（Hydrostatic Lubrication）和流体动力润滑（Hydro—，dynamic Lubrication）两大类。

流体静力润滑，系靠外部的油泵把压力油送入支承面，把两表面隔开，从而建立润滑油膜支承外载荷。工作时，压力油由供油孔进入油腔，然后从间隙周围流出，如图1所示。在流体静力；润滑轴承中，油膜的承载能力决定于轴承的尺寸、供油压力Ps、间隙h及润滑油粘度η，而与两表面间的相对运动速度U无关。

因此，它在很高或很低的速度下均能可靠地工作。

流体动力润滑，则系由摩擦表面的几何形状和相对运动，借助粘性流体的动力学作用，使其产生润滑油膜压力来支持外载荷。根据两表面间几何形状、相对运动速度和承载区表面变形等的不同，它又可分为以下几种：

(1)靠两表面间的收敛楔形间隙形成流体动力油膜。在流体动力润滑问题中，这是最普遍的。如图2所示，有了楔形收敛间隙，再加上运动件有足够的速度U和一定的润滑剂粘度η，就可能建立起流体动力油膜，产生压力p并支承载荷W。

根据理论研究和实验验证，两表面间的形状，除图2所示直线形的单斜楔外，也可以是曲线形或一斜线和一平行直线组成的收敛形，甚至两段平行直线所组成的收敛阶梯形（见图3），它们均能产生流体动压力。

向心滑动轴承间，因有一定的配合间隙（图4），当轴颈在轴承中转动时；相当于具有一个曲线形的收敛间隙，故当其他条件具备时，间隙中也能形成流体动力油膜。

(2)靠油的压力效应及两金属表面受载时的弹性变形形成流体动力油膜。在齿轮、凸轮及滚动轴承等滚动零件（图5）工作时，由于受载前为线接触或点接触，受载时接触区内的压力很大有时（可达p=3GN/m2或更高）。在这样高的压力下，金属表面将发生弹性变形，并且润滑油的粘度也将显著增高。这二者的综合作用，可使表面词建立起一层很薄的压力油膜。这种润滑称为弹性流体动力润滑。

(3)靠两平行金属表面的热变形效应产生楔形间隙（称热楔形）建立油膜。这种油膜一般只在外载荷不大时才有可能形成（如机床导轨处）。

(4)靠两表面间的法向挤压运动建立油膜压力。如图6所示，上板C以速度矿=dh/dt向下板D作法向接近时，油层中将产生压力，迫使润滑油向间隙周围流出，并支承外载荷，这种油膜称为挤压油膜。

如果两金属表面间能建立一层完整的流体润滑膜，则表面间几乎可以不发生磨损：则表面间几乎可以不发生磨损。但如果某些条件不完备，则因金属表面上有粗糙不平，就会产生局部接触，破坏润滑膜的连续性。这时的润滑状态就不再是完全的流体润滑，而变为不完全的流体润滑或边界润滑了。

虽然流体润滑膜通常是十分有用的，但有时它也出现在不希望发生的场合。例如，在潮湿天气下电气机车接电杆架与其导线之间形成的水膜会影响其导电性能，雨天汽车轮胎与路面间形成的水膜要影响汽车的驱动和制动性能，这些显然都是不利的。

润滑油是应用最广泛的润滑剂。在有些高速轻载条件下运转的机械设备中，也有采用空气或其它气体作润滑剂的，这时我们常称它为气体润滑。但就其实质而言，它也是流体润滑的一种。

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