10-3 流体动压润滑的基本理论
二、流体动压润滑的承载机理
● 形成动压润滑的充要条 件 (:1) 相对运动的两表面必须相互倾斜形成楔形间
隙. —— 几何条件 ;
(2) 两表面须有一定的相对滑动速度 , 其速度方 向
保证润滑油由大口进入 , 从小口流出 . —— 运动条件 ;
(1)+(2): 收敛油楔条件
—— 油膜很薄
x 油膜长度 油膜厚度 hdxdz
p
p x
dx dydz
B
o
dx dz
y 油膜厚度
dy pdydz
y
dy dxdz
牛顿粘性流体
● 雷诺方程推导——无限宽轴 承取微元体, dx, dy, dz,在x方向的力平衡式：
dxdz
p
p x
dx
dydz
dx dy
pdydz
X :
pdydz
流量连续(无泄漏, qx 常量)：
dqx dx
0
dq x dx
U 2
dh dx
d dx
h3 12
p x
0
d dx
h3
p x
6U
dh dx
对x积 分 一 次 ：h3
p x
6hU
c。
当 p x
0， 令h
h0 , c
6Uh0
dp dx
6U
h h0 h3
一维直线坐标下无限 宽雷诺方程
油膜压力 p 与黏度、速度、油膜厚度有关 . 对雷诺 方程 , 再做积分 , 得油膜压力 . 再对压力积分就得 油膜承载能力 .
10-3 流体动压润滑的基本理论
一、流体动压润滑的基本方程
(1) 动压的发现与流体动 力
润滑理论发展
●Tower 实验：
英国人
Tower(1883 年 )
车辆实验时发
现油的动压和
承载能力
油
Tower 实验
● 雷诺 (1886 年 ) 建立了楔形间隙油膜
的流体动力学方程，即雷诺方程。奠定
了流体动力润滑的理论基础，此后又有
当y 0时, u U , c2 U
当y
h时,
u
0, c1
h 2
p x
U h
流 速 特 解:
u
U (h h
y)
1 2
p x
(h
y)
y
一、流体动压润滑的基本方程
流量分析(单位宽度dz 1) :
qx
h udy
0
qx
h 0
[
U
(
h h
y)
1 2
p x
y(h
y)]dy
Uh 2
h3 12
p x
dxdz
p
p x
dx dydz
y
dy dxdz
0
y
dy
dxdz
10-3 流体动压润滑的基本理论
化 简 上 性 定 律:
u y
得:
2u y 2
1
p x
对y积 分 两 次 得 流 速u通 解 ：
u
1 2
p x
y2
c1 y
c2
由边界条件确定c1 , c2：
(3) 润滑油须有一定的粘度 , 供油要充分 . —— 供油和油品条件
分析 :
油出口
A
压力流
油入口
(1) 流速由黏性剪切流 + 压力流组成 . (2) 剪切流 - 线性分布 ,
动板表面 u=U; 静板表面 u=0 (3) 压力流 - 厚度 y 抛物线分布 ,
剪切流
B
剪切流 压力流 =0, 只有剪切流
剪切流
压力流
入口凹 , 出口凸 , 流量保持不变 . 中间 y=h0, 无压力流 , 压力达到最大 p=pmax (4) 入口 h1~h0 段 , 压力增大 , 高于供油压力 ; h0~ 出口 h2 段 , 压力下降 , 逐步降至供油压力 (5) 油膜压力之和 - 承载 - 外载
10-3 流体动压润滑的基本理论
二、流体动压润滑的承载机理
二、流体动压润滑的承载机
理
油膜对动板 - 轴颈是否有托
举力 ?
压力极大
点
剪切流 - 线分布 压力流 - 抛物线分
油 层 流 速:
u
U(h h
y)
1 2
布p x
(h
y)
y
压力下降段
油 膜 压 力 梯 度:
dp dx
6U
h h0 h3
压力增大段
发展。
向心 动压 轴承
轴颈
轴颈表面带油
运动 , 大间隙
油
进入小间隙 ,
油流动受阻 ,
产生压力 , 从
n
而承担外载
荷.
10-3 流体动压润滑的基本理论
一、流体动压润滑的基本方程
一、流体动压润滑的基本方程
(2) 雷诺方程的推
A
U
z 油膜宽度 - 无限
宽
导● 基本假设：
忽略重力、惯性力 忽略粘压特性——不可压缩流体 流体压力不沿油膜厚度变化