外文翻译--流体动力润滑 中文版

4.3.1.1 流体动力润滑 流体动力润滑指通过液体的运动来实现润滑的。就径向滑动轴承而言，它已经被用来作为一个例子，该轴的旋转使润滑剂进入装载区。被加载的区域将在该轴和轴承表面彼此最接近的那个点上，进入这个区域，像一个弯曲的楔形 ，是逐渐变细的。 由于油是被迫进入楔形狭窄的部分，其压力的增加，正是这种流体动压力来支撑轴的载荷。载荷的增加降低了油膜厚度的增加，而增加的流体动压来润滑油膜厚度。反过来，流体动压力是由原油粘度和在它被压缩成楔形入口区的速度来决定的。 类似的压力楔，它依赖于流体动力润滑， 在几乎所有的系统中都是必要的。举个例子，在一个直线滑动轴承中的楔形可以由一个倾斜的滑块产生，如 fig.4.4所示。 fig.4.4 在直线滑动的轴承压力楔 另外一种小型楔，可以通过倒圆角，倒角或除去滑块的前沿部分来得到。在某些情况下，一个楔形块可能会由一个表面完全平滑的滑块而产生，因为滑动面中心温度升高和膨胀，会产生极高的热量。任意或所有这些类型的楔形都是存在的，比如说在一个垫式的推力轴承，但某些类型的楔对于流体动压润滑是必不可少的。 一个例外是两个表面 之间的润滑剂，受到挤压，被迫从他们之间的空间离开而移向另一个轴承表面。润滑剂的粘度，有着防止润滑油被挤出的作用。润滑油的粘度越高，其被挤出需要的承载力是更大的，因此对轴承表面损伤有着更大的保护作用。这就是所谓的挤压膜效应。 流体动力润滑是对雷诺兹方程的数学描述，但对于大多数使用者来说记住油膜厚度取决于轴承表面的速度和油的粘度是足够的。粘度是油的唯一性，这在流体动力润滑上是重要的。 流体动力润滑在高速提供了更好的润滑，在非常低的速度可能会导致润滑失效。 理想情况下流体动力润滑油膜应该是足够厚的， 以确保在两个曲面上的凸起之间没有联系。换句话说，油膜厚度应大于表面粗糙高度的总和。在 fig.4.3 这理想点是 B，但由于速度和载荷的轴承，和温度（由此情况下的粘度）的油，不能保持绝对恒定，通常只是被用来针对那个点 B 这里的 h是润滑油膜厚度， P 是压力， x和 z是坐标， U和 V 在 x和 z方向的速度。术语 和 描述的是该油被挤入楔形块的速率，而 是油的粘度。 这能保证不仅摩擦会非常接近最小值的可能，而且磨损也将会保持在最低限度。 在实践中，新的轴承表面粗糙比通常是可取的，少量的 接触也是可以允许的。这将允许磨损发生在表面粗糙度减少的地方，或表面运行的地方。设计轴承系统的目的应该是一旦它达到运行条件，油膜厚度大于表面粗糙高度的总和。 一种特殊类型的流体动力润滑可以发生在特定的负载很大的接触中，比如球或滚子轴承和许多类型的齿轮传动中。如果几何形状和运动类型是合适的，润滑油可以被困在入口区，并变成受到很高的压力的部分，因为它是挤进狭小的空间里大多数高负载的部分的接触。 这些压力有两个重要的作用。他们使润滑剂的粘度大大增加，从而提高其承载能力。同时他们以这样的方式引起的装载表面弹性 变形来扩展到更大的面积的负载。由于承载能力的控制。 fig.4.5 给了一个弹流润滑的如何发生的现象。 fig.4.5 弹 流润滑的 气 缸在平坦的表面 虽然技术上流体动力润滑是润滑液的一种形式，它也可以被应用到通过气体的润滑，提供那些负载和速度条件都合适的粘度极低的气体。 4.3.1.1 边界润滑 当油膜厚度变得太小而不能给表面的流体膜分离时，粗糙的表面开始彼此接触，润滑剂的性能除了体积粘性开始变得重要。在 fig.4.3，区域 1，油膜已变得非常薄，没有水动力作用而只有边界润滑是有效的。 这儿的 在入口区润滑油的粘度 R 有效半径 E 杨氏模量 Q 赫兹接触压力 粘度随压力增加的程度 在大多数正常情况下表面微凸体最初是由涂有薄膜的氧化物，铁氧化物在铁或钢，铝氧化物（氧化铝）覆盖在铝上等等形成的。当这些表面相互摩擦，他们吸附物是比较温和的。然而，如果氧化物薄膜通过大力摩擦去除，暴露的金属表面有一个非常大的倾向去吸附。 因此 ，如果轴承表面保留有氧化物薄膜，粗糙表面之间的接触会给予适度的摩擦和磨损。如果他们失去了那层氧化物薄膜，将会有较高的摩擦或严重的磨损。在这两种情况下的边界润滑的目的是减少摩擦和磨损，对此有多种方法可以这样去做。 （ 1）吸附作用 所有的固体表面会有一种从他们周围的环境吸引一层薄膜物质的倾向。这样的薄膜可能是只有一个或几个分子厚，并且被认为是表面上的吸附。较厚或更强的吸附膜的支承表面可以提供更大的保护。 吸附是一种可逆的过程，并且吸附物是可以解吸的，如果加热到临界温度，或通过某种物质被移走，将会受到 更强的吸附力，这最明显的效果是体现在边界润滑上，因为在润滑剂存在下，吸附性强的物质将被优先吸附。在制定润滑剂时会有更有效的边界润滑添加剂。 吸附的一个有用的副产物是力学性能的降低，特别是，在一个吸附膜的存在下金属的屈服应力，由于这种效果，较低的应力是在凹凸碰撞时产生的。在新的轴承表面运行时，去除过度粗糙后效果会更好。 （ 2）表面上的化学吸附 吸附到金属表面后，一些物质会与金属或氧化物表面反应生成新的化合物。这种物质称为化学吸附。 化学吸附材料比金属表面的吸附材料能更好结合起来，而且化学吸附过 程是不可逆的。这种薄膜可以有非常有效的边界润滑。 （ 3）化学反应 在光或适度的摩擦下，吸附和化学吸附膜在减少摩擦和磨损是非常有效的。他们在剧烈摩擦条件下很容易被机械去除，因此不能有效地阻止严重的磨损或被抵消。自然氧化层减少严重磨损和抵消，但一旦通过摩擦被去除，表面的再氧化可能太慢而是有效的。 要处理这样的情况，更多的活性化学物质可以被添加到润滑油和轴承的表面来产生这种物质的反应，将产生有效的保护膜。问题是活性化学物质如磷酸是否会继续反应，从而侵蚀金属表面。 解决的办法是使用含硫磺的，磷，氯的 有机化合物，这可以在氧化的金属表面产生吸附或化学吸附，但将与重新暴露的已被移除氧化膜的金属表面快速作出反应。 对于润滑和腐蚀的控制，在这种方式下轴承表面的化学制品的反应可以限制到最小程度的必要。尽管如此，一些更强大的极压添加剂会慢慢地腐蚀某些金属，应该只是被用于在摩擦条件非常严重的地方，比如用在金属切削上。 4.3.1.4 静压润滑 在上面的部分解释了压力给全流体膜分离的负载轴承表面是由表面的运动产生的。同样的效果可以通过强制润滑的轴承外部施加的压力下得到，这将使全油膜分离来实现到粘度或速度将不足以支 撑负载的输出的地方。 外压的基本理论（有时称为静压）润滑是很简单的。所需的平均压力等于负载除以有效承载面积。 在实践中，液体静压轴承的设计还必须考虑到保持稳定的需要和控制润滑油流量。 外部加压可用于液体润滑剂或润滑脂，但也被用来作为常用的气，它可以抵消那些与粘度非常低的气体相关问题的偏移。