润滑理论在滚动轴承的应用与发展方涛涛3112058014.pdfVIP

润滑理论在滚动轴承的发展与应用 专业：机械设计及理论 班级：2007 学号：3112058014 姓名：方涛涛 润滑理论在滚动轴承的发展与应用 摘要：本文在文献调研的基础上，对滚动轴承润滑理论的形成背景，历史发展 过程、研究现状等进行了综合介绍与分析评述，全面阐述了弹流润滑在滚动轴承 方面的进展情况；并对滚动轴承弹流润滑的前景进行了展望。文章最后简单介绍 了弹流润滑理论在滚动轴承中的具体应用。 关键词：滚动轴承 弹流润滑 应用 发展 1 滚动轴承及其润滑简介 滚动轴承以其起动力矩小、安装方便、组合结构简单等优点在工矿企业得以 广泛应用。随着动力机械向高速化和大型化的发展，对轴承的承载能力、使用条 件提出了更高的要求。提高轴承的承载能力、传动效率及其使用寿命有多种途径， 其中合理润滑是关键措施之一。滚动轴承润滑的主要目的是在转动面上形成油膜， 减少摩擦和磨损，防止烧结和擦伤，减少动力消耗，传导和排除摩擦热，防止轴 温上升，同时防锈和防尘。 实践表明，如果从设计和制造精度上严格控制，滚动轴承的滚动体与滚道之 间可以保持一定厚度的弹流油膜。而且，滚动轴承形成全膜弹流润滑时，接触疲 劳寿命至少可以超过按美国减摩轴承制造商协会AYBMA 规定的计算值的一倍。 所以滚动轴承的表面损伤和失效与润滑效果戚息相关。 滚动轴承的润滑主要表现为弹性流体润滑，即在润滑油粘性膜作用的同时， 还具有比粘性膜强韧性更大的粘弹性膜。弹流润滑是流体润滑的扩展，其理论基 础是连续介质力学，包括流体力学、弹性力学和传热学等．弹流润滑膜与流体润 滑膜同属于粘性流体膜．然而，弹流润滑膜存在于集中载荷作用下的微小接触区， 其厚度小、压力大、剪切率高，以及润滑剂通过接触区的时间短。处于这种状态 的润滑问题显然与理想模型的条件相差很大。其中热效应、润滑剂的非牛顿性、 表面粗糙度以及非稳态工况等对弹流润滑的影响成为不可忽略的因素。而这些也 成为弹流润滑在滚动轴承的应用中逐步发展和解决的问题。  通常用膜厚比 来描述滚动体和滚道之间的油膜状态。膜厚比定义为 h / ，   其中 h 为平均油膜厚度， 为两表面综合粗糙度值。 4 时，轴承处于全膜弹  流润滑状态。但是在实际工程应用中，大多数轴承在 = 1～3 的润滑条件下工作 [1]。一般认为，部分弹流润滑条件下，两粗糙表面之间将产生不连续的金属接 触，此时需要考虑两接触表面间的粗糙度对弹流润滑性能的影响。因此，研究轴 承的部分弹流润滑有重要意义。 另外，根据静弹性接触理论分析[2]认为，直母线轮廓有限长线接触副的接 触压力分布不同于经典的Hertz 无限长线接触理论的接触压力分布，在其端部会 出现“边缘效应”。理论分析和实践经验都表明[3]，要减小或消除“边缘效应”， 就应当对线接触副的轮廓母线作适当的修形，从而产生了以改善接触副的摩擦学 状态和延长其使用寿命为目标的新的摩擦学设计内容——凸度设计。凸度设计归 属于精细几何设计，以微米计量，它包含凸型和凸度量这2 个方面的内容，目前 是以三维有限长静弹性接触理论为设计的理论基础。 在弹流润滑状态下，有限长线接触副的成膜机理，油膜压力的大小及其分布 形式与Hertz 线接触弹流润滑条件下的是否有差别？差别如何？怎样计算以及如 何设计才能使之达到最优工作状态等，都是应当进行深入研究解决的问题。 另外，虽然滚动轴承的主要润滑方式为弹流润滑，但是在某些高低温或高真 空环境中难以实现理想润滑效果，此时就需要固体润滑。固体润滑的应用尚处于 初期阶段，仍需更深入的研究应用。 2 滚动轴承润滑理论的发展 2.1 Hertz 接触弹流润滑理论在滚动轴承方面的发展 滚动轴承的润滑理论研究先后经历了从古典润滑理论到Hertz 接触弹性流体 动力润滑理论的发展过程。其中Hertz 接触弹流理论是指滚动轴承的弹性变形是 以Hertz 接触理论为基础的，其特点是无限长线接触和点接触。 19 世纪80 年代，在机械学科