6章弹性流体动力润滑2.pdf

第六章 弹性流体动力润滑、 混合润滑及边界润滑 §6-1弹性流体动力润滑 §6-2混合润滑及边界润滑 §6-1弹性流体动力润滑 一、概述 前面所讨论的流体动压润滑理论及计算， 是假定两个润滑表面相对运动时仍保持完全的刚 性，未产生弹性变形，这在低副接触时是正确的。 但是，对于高副接触，如齿轮、滚动轴承等，其 比压很大，运用流体动压润滑理论就不合适。 §6-1弹性流体动力润滑 一、概述 低副 润滑表面刚性 流体动压润滑理论 高副 比压 润滑表面弹性变形 弹性流体动压润滑，弹流 §6-1弹性流体动力润滑 一、概述 1916年Martin将Reynolds方程用到齿轮(线接触) 中，假设为刚体等粘度，但所导出的最小油膜厚度 比一般加工的表面粗糙度还要小。也就是说，按照 流体动压润滑计算高副润滑时，不能产生有效的油 膜厚度以将两个表面隔开，而属于混合润滑或边界 润滑。但事实上并非如此。当时人们发现，横渡大 西洋的Queen Mary号邮船在使用多年后，齿轮表面 上的加工痕迹仍然可见，证明有足够的油膜厚度。 人们怀疑Martin公式，认为它只能用于轻载高速工 况，不适宜于重载，并开始寻找解决问题的途径。 §6-1弹性流体动力润滑 一、概述 人们发现，在重载接触(高副)情况下，由于点、 线接触的接触面积的典型值为径向轴承的0.1 ％左 右，因此，在载荷相同的情况下，点、线接触的平 均应力将比滑动轴承大1000倍左右。这样高的压力， 必然会影响其工作性能。对此，应用于滑动轴承的 流体动压润滑理论已不再适用。人们发现，高压会 使润滑剂的粘度增高，从而增大油膜厚度；同时高 压还会使接触体发生弹性变形。 §6-1弹性流体动力润滑 一、概述 润滑剂的粘度增高 油膜厚度增大 高压 接触体发生弹性变形 弹性流体动压润滑，弹流 §6-1弹性流体动力润滑 一、概述 例如，线接触的两圆柱体受载后会变为面接 触，也会增大油膜厚度。1949年，Grubin从理论 上将压粘方程、弹性方程与Reynolds方程综合求 解获得成功。这种考虑了弹性变形及压粘变化对 流体动压润滑的影响，被称为弹性流体动压润滑 (Elasto-hydrodynamic Lubrication)，简称弹流。一 般用EHL或EHD表示。 §6-1弹性流体动力润滑 二、线接触的刚性方程 1916年Martin用Reynolds方程推导出线接触解 析解。 1、几何关系 §6-1弹性流体动力润滑 1、几何关系 如图所示，两圆柱接触可以 等效地简化为一平面与一等效圆柱接触，其计算误差 很小，可略去。其中，等效半径为： 1 1 1 R  R  R 1 2 R R R R R 1 2 1 2 其间隙可以表示为： 2 2  x 2    x 2 x 4         h h  R  R x h  R 1 1 h  R 1 1    0 0  R 2 