摩擦磨損與潤(rùn)滑3

1、第五章流體潤(rùn)滑原理 5.1概述減少摩擦和磨損的最有效的方法，是在摩 擦副表面之間引入潤(rùn)滑劑形成潤(rùn)滑膜。該潤(rùn)滑 膜把兩個(gè)接觸表面全部或局部隔開(kāi)，由潤(rùn)滑膜 承受部分或全部載荷。潤(rùn)滑劑的承載作用和摩擦副的結(jié)構(gòu)與潤(rùn)滑類(lèi) 型有著密切的關(guān)系。根據(jù)分隔固體表面的材料不同，潤(rùn)滑可分為 以下三類(lèi)： 流體潤(rùn)滑：摩擦副兩表面間被具有一定粘度的流 體完全分開(kāi)。將固體間的外摩擦轉(zhuǎn)化為流體的內(nèi)摩 擦。 邊界潤(rùn)滑：摩擦界面上存在著一層具有良好潤(rùn)滑 性的邊界膜，但不是介質(zhì)的膜。相對(duì)于干摩擦來(lái)說(shuō)， 邊界潤(rùn)滑具有比較低的摩擦系數(shù)，能有效地減輕接觸 表面的磨損。 固體潤(rùn)滑：廣義來(lái)說(shuō)，固體潤(rùn)滑也是一種邊界潤(rùn) 滑。就是用摩擦系數(shù)比較低

2、的材料（固體潤(rùn)滑劑或固 體潤(rùn)滑材料），在摩擦界面上形成邊界膜，以降低接 觸表面的磨損和摩擦系數(shù)。對(duì)于潤(rùn)滑的系統(tǒng)研究約在 19世紀(jì)末逐漸展開(kāi)。1883年塔瓦（Tower）發(fā)現(xiàn)了軸承中的流體動(dòng)壓 現(xiàn)象。彼得洛夫（neTpOB ）研究了同心圓柱 體的摩擦及潤(rùn)滑。雷諾（Reynol d）應(yīng)用了數(shù)學(xué)和流體力學(xué)的原理 對(duì)流體動(dòng)壓現(xiàn)象進(jìn)行了分析，發(fā)表了著名的雷諾方 程。為流體動(dòng)力潤(rùn)滑奠定了基礎(chǔ)。后來(lái)一些科學(xué)家，在求解雷諾方程，以及將雷 諾方程應(yīng)用于工程實(shí)際中作出了貢獻(xiàn)，并解決了很 多雷諾方程假設(shè)以外的問(wèn)題，。對(duì)于線(xiàn)接觸及點(diǎn)接觸的滾動(dòng)件，在重載條 件下的潤(rùn)滑問(wèn)題，考慮了接觸零件表面間的彈 性變形及潤(rùn)滑劑的粘-

3、壓效應(yīng)。20世紀(jì)中葉，格魯賓（rpy6uH ）提 出了著名的彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑的計(jì)算公式。以 后的道松（Dowson）鄭緒云（Cheng）溫詩(shī)鑄等 的進(jìn)一步發(fā)展，使彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑理論日趨 成熟。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，流體潤(rùn)滑中的紊 流、慣性、熱效應(yīng)等以及非牛頓流體潤(rùn)滑等問(wèn) 題也展開(kāi)了研究。流體潤(rùn)滑定義：在適當(dāng)條件下，摩擦副的摩 擦表面由一層具有一定厚度的粘性流體完全分 開(kāi)，由流體的壓力來(lái)平衡外載荷。流體層中的分 子大部分不受金屬表面離子、電子場(chǎng)的作用而可 以自由地移動(dòng)。這種狀態(tài)稱(chēng)為流體潤(rùn)滑。流體潤(rùn)滑的摩擦性質(zhì)完全取決于流體的粘 性，而與兩個(gè)摩擦表面的材料無(wú)關(guān)。流體潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)：流體潤(rùn)滑具有極低的摩

4、 擦阻力，摩擦系數(shù)在 0. 0010. 008或更低（氣 體潤(rùn)滑），并能有效地降低磨損。流體潤(rùn)滑的分類(lèi)：根據(jù)液體壓力形成的方式 可分為流體靜壓潤(rùn)滑和流體動(dòng)壓潤(rùn)滑。流體靜壓潤(rùn)滑是從外部供給具有一定壓力的流 體來(lái)平衡外載荷。流體動(dòng)壓潤(rùn)滑是由摩擦表面幾何 形狀和相對(duì)運(yùn)動(dòng)，借助粘性流體的動(dòng)力學(xué)產(chǎn)生動(dòng)態(tài) 壓力，用此潤(rùn)滑膜的動(dòng)壓來(lái)平衡外載荷。著重介紹流體動(dòng)壓潤(rùn)滑原理及流體潤(rùn)滑基本 方程。根據(jù)摩擦表面的幾何形狀、尺寸、間隙、流 體粘度、相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和載荷等條件，運(yùn)用（粘 性）流體力學(xué)的方法，分析流體潤(rùn)滑膜的壓力分 布、厚度、流量、摩擦力、發(fā)熱量和溫升等。以便 正確設(shè)計(jì)和選擇參數(shù)，確保形成流體潤(rùn)滑。5.2流體

5、粘度5.2.1動(dòng)力粘度ydudyy Jit液體內(nèi)摩擦示意圖N翌1P 1 7?s 1 2 ?s1皿mmm?s5.2.2運(yùn)動(dòng)粘度將同一溫度卜某液體的動(dòng)力粘度和該液體的密度之比定義為運(yùn)動(dòng)粘度V式中P流體密度，g/cm3；v 運(yùn)動(dòng)粘度，*/s ;沲（斯托克斯）St。1St=10-4m 2/s=100cSt（厘沲）1cSt=10-6 m 2/s一般潤(rùn)滑油的密度P 0.85 0.95g/cm 3。a. 粘度比同一潤(rùn)滑油在低溫下的運(yùn)動(dòng)粘度與高溫下的運(yùn) 動(dòng)粘度之比值，稱(chēng)為該油的粘度比。通常用50100來(lái)表示粘度比。此值越小（接近1），表示粘溫性能越好。b. 粘度-溫度系數(shù)同一潤(rùn)滑油在0C和100C時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度

6、之差與該油在50C時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度之比。粘 -溫系數(shù)=0 100該系數(shù)的值越小，表示潤(rùn)滑油的粘溫性能越0 好，即粘度隨溫度變化越小。此系數(shù)是用于評(píng)定溫 度使用范圍較大的高粘度潤(rùn)滑油。c.粘度指數(shù)上50 n指數(shù)越高表示粘-溫特性越好。用:t表示潤(rùn)滑油粘度隨溫度改變的程度式中：n 粘度指數(shù)，一般在1.392.56之間。V t溫度為t C時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度；V 50溫度為50C時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度?，F(xiàn)在只需要知道不同溫度時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度， 就能準(zhǔn)確地求出任意溫度下的運(yùn)動(dòng)粘度和粘度 指數(shù)。2.壓力的影響通常在壓力低于0.5 X 107粘度/pa時(shí)，油的粘度變化可以忽略粘!/斜率 1不計(jì)。當(dāng)壓力超過(guò)2 X 107Pa時(shí)/才需

7、要考慮其影響。7,當(dāng) p （4 5 ）X 107Pa壓力p時(shí)，油的粘度約為大氣壓時(shí)典型的粘-壓曲線(xiàn)的2倍。粘-壓曲線(xiàn)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：pe p5.3流體潤(rùn)滑的基本方程5.3.1Reynolds 方程一、簡(jiǎn)化假定（1）體積力略去不計(jì)，即不考慮潤(rùn)滑劑受外 力場(chǎng)（如磁力、重力等）的作用。對(duì)于絕緣性流體，這個(gè)假設(shè)是正確的，但在 有電場(chǎng)或磁場(chǎng)作用的情況下，此假設(shè)就不能成（2）沿流體膜厚度方向，流體壓力為常數(shù)。對(duì)于一般流體而言，當(dāng)流體膜厚僅為百分之 幾毫米時(shí)，流體的壓力沿膜厚方向變化不顯著， 這個(gè)假設(shè)是正確的，但對(duì)于彈性流體可能是個(gè)例 外。（3）軸承工作表面的曲率半徑比流體膜厚度大得 多，可將摩擦表面展成平

8、面?？刹挥?jì)表面運(yùn)動(dòng)速度方向的改變，即可將 移動(dòng)速度代替旋轉(zhuǎn)速度。（4）流體吸附在軸承表面上，即在界面上無(wú)滑動(dòng)。 因此邊界上的油層速度與工作表面的速度相同。（5）潤(rùn)滑劑運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性力與粘性力相比，可忽 略不計(jì)。以上幾點(diǎn)假定一般都是符合實(shí)際的。以下幾點(diǎn)假定不一定符合實(shí)際（特別是在高 速、重載條件下），計(jì)算時(shí)會(huì)有誤差。只是為了 把復(fù)雜的問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)化，便于求解而提出的假（6）潤(rùn)滑劑為牛頓流體，即剪應(yīng)力與剪切率成正比。dudy（7）流體的流動(dòng)為層流，且不計(jì)流動(dòng)中的慣 性效應(yīng)。（8）組成間隙的兩個(gè)固體表面是剛性的（實(shí)際 上是彈性或塑性的）。（9 ）沿油膜厚度方向，油的粘度不變。即不計(jì) 溫度與壓力對(duì)粘度的影

9、響（其實(shí)是有影響的）。（10）流體是不可壓縮的。（對(duì)液體而言是正確的，但氣體就是可壓縮的了）u w、影響油膜壓力分布的條件1.油楔效應(yīng)(a)%分布圖（b）（11）與y、-y相比，其它方向的速度梯度都 可略去不計(jì)。（u、w分別為x、z方向的速度分 量）。Uc當(dāng) y=h 時(shí)，Uc=0y=0 時(shí)， uc =Ux其速度分布如（b）所 示。這種流動(dòng)稱(chēng)為剪切流 動(dòng)。Uc為剪切流動(dòng)的速度要保持連續(xù)流動(dòng)，流量必須保持相等才行，因此 在間隙中會(huì)建立起流動(dòng)壓力，并引起壓力流動(dòng)。其流動(dòng)速度與壓力間的相互關(guān)系為:Up1 dp2yh y2 dx式中:up為由于壓力引起的速度； n為潤(rùn)滑油粘度；dp dx為沿x方向的壓力

10、梯度；設(shè)dp為正值，則液體由高壓流向低壓處為負(fù)值。壓力分布如圖（c ）所為正為負(fù)壓力分布圖（c）示，是拋物線(xiàn)型。因?yàn)樵诎?的兩端（x=0及x=B處），P=0 （大氣壓力）；則中間一 定有某一位置（x X ）處,dp = 0，P=Pmax。Up （由壓力引起的速度）分布如圖（d）所速度分布圖U=Uc+Upy(e)示，為拋物線(xiàn)形狀（y的二次方程），當(dāng)y=0和y=h 時(shí)，Up= 0。因?yàn)榱黧w由高壓向低壓流動(dòng)，X X處壓力最大，故由壓 力引起的速度應(yīng)向兩邊流 動(dòng)，所以，Pmax處的Up= 0。流動(dòng)是由剪切和壓力兩 個(gè)原因引起的，故間隙中流 體的速度為此兩種速度之 和。如圖（e）所示。U=Uc+Up即：

11、U U 口丄坐丫 hh 2 dx流量：假定平板為無(wú)限寬，可不考慮側(cè)向流動(dòng)（側(cè)泄） 的影響，即Z方向沒(méi)有流動(dòng)，則單位時(shí)間內(nèi)在x方向每單位油膜寬度流過(guò)的流量為：hqx 1 Udy0把U的表達(dá)式代入并積分，得：q Uh工蟲(chóng)x 212 dx設(shè)邊界條件：在油膜中某處（ XX），設(shè)其間隙為h，因?yàn)樵撎幍膁p = 0。故通過(guò)該截面處的流量為:-dxU h由于要保持連續(xù)流動(dòng)，即通過(guò)任何界面的 流量都應(yīng)相等，則qx= qx3即：Uh h dp U h212 dx 2將此式整理后可得:dpdx6U此式稱(chēng)一維雷諾方程此方程的含義是：油膜必須呈收斂的楔形，即 h隨在x方向的位置而變（直 線(xiàn)方程），如果h為常數(shù)，那么，

12、dp = 0。則不可能產(chǎn) 生流體動(dòng)壓力。dx同時(shí)也可以看出，油膜要建立起足夠的流體 壓力以支承外載荷，還必須要有足夠的速度和油 的粘度。如速度過(guò)低，或n過(guò)小則油膜壓力太 小，不易形成流體潤(rùn)滑狀態(tài)。C和D作法向運(yùn)動(dòng)（沒(méi)有Vi和V2。這種情況也可 a）:平板C以速度為V2. 擠壓效應(yīng)!-V2向平板D接近；兩平板均以 V2的速度運(yùn)動(dòng)。固定5h三+C V* V1-V21(a)分量因互相接近，h不斷變小導(dǎo)致產(chǎn)生壓力，使?jié)櫲鐖D所示，兩平行平板 剪切流動(dòng)），其速度分別為 將其分解為兩個(gè)分量（如圖滑油向兩邊流出，使油膜建立起一定的承載能力。壓力：由壓力引起的流動(dòng)速度 Up （如圖b）為:up 2乎 yh2 d

13、x流量:亠V1 - V2x(C)在任意截面X處 間內(nèi)板寬間的油流量為:(b)(如圖C),每單位時(shí)hqxi 1 u pdy0h3 dp12 dx中間某一點(diǎn)x x處，dp 0 p Pmaxdx該處的up=0,流體從這里分別向兩端流動(dòng)。法向接近使間隙的體積減小，在任意截面x處,每單位時(shí)間內(nèi)在單位板寬間減少的體積為：qx2 1 x x Vi V2這兩種方法計(jì)算的流量應(yīng)該是相等的，即qxiqx2dpdxh3dt來(lái)表示，即:dp “ dh x xdx 12五此式為法向接近的擠壓作用建立起的油 膜壓力分布方程。3.普遍情況兩個(gè)表面間有楔形間隙，其間潤(rùn)滑劑的密度和粘 度均不是常數(shù)（如氣體）；兩個(gè)表面也不是無(wú)限

14、寬（在z方向有側(cè)向流動(dòng)），兩表面在x方向以變化的速 度Ui和12作運(yùn)動(dòng)；兩表面在y方向還有法向 速度Vi和V2 （以Vi V2的速度互 相接近），如圖所示。兩個(gè)表面運(yùn)動(dòng)的普遍情況xh3 ph3 px x z zI6 Ui U2 一h6 h Ui U212 V2 Vixx此式為油膜壓力分布的微分方程，等式右面的 三項(xiàng)分別為：楔形項(xiàng)，伸張項(xiàng)（伸縮效應(yīng)）和擠壓 項(xiàng)。它們分別表示由楔形間隙、切向速度變化和法 向接近引起的油膜壓力，即油膜的承載作用。從式中可以看到，油膜壓力與接觸區(qū)的形狀、 運(yùn)動(dòng)速度以及潤(rùn)滑劑的粘度和密度有關(guān)。5.3.2納維-斯托克斯（Navier-Stocks ）方程把粘性流體看作連續(xù)

15、介質(zhì)，取一個(gè)無(wú)限小的質(zhì) 點(diǎn)來(lái)研究其應(yīng)力與速度之間的關(guān)系。如圖表示了一 個(gè)質(zhì)點(diǎn)在三維坐標(biāo)中的受力情況。T xy= T yx ,yz= T zyT xz= T zx,( S-1)y通?？梢哉J(rèn)為流體的壓力 P是 三個(gè)法向應(yīng)力分量的平均值T xx+ T yy+ T zz=-3p（將壓力定為負(fù)，拉力為正。）三維坐標(biāo)中的質(zhì)點(diǎn)式中（Vi V2）為法向接近速度，有時(shí)也可以用1.根據(jù)大多數(shù)流體的畸變率可以得到各方向應(yīng)力分量的微分方程uvxyyx三個(gè)切向應(yīng)力分量為：yzvzwy(S-2)wuzxxz式中：U, v, w分別為速度矢量在x, y, z方向的分量。此式為切向力與速度的關(guān)系。三個(gè)法向應(yīng)力分量為：xxyy

16、PP22uxvy三個(gè)法向應(yīng)力之和為：zzP2w-7cuvwL.xxyyzz3p23p 2xyzP 2ux現(xiàn)將應(yīng)力的法向分量重新定義為yyP 2vy此式為法向力與速度的關(guān)系。zzP 2wz(S-3)2作用于單元體上的力應(yīng)當(dāng)處于平衡單元!M額平五上藥旻的來(lái)阮切圖示為單兀體各個(gè)表面 上沿x方向的各個(gè)應(yīng)力，這 些應(yīng)力乘以各自作用平面的 面積，就是六個(gè)表面力。此外，流體單元體在 X方向還可能有體積力（重力） x dxdydz使流體加速的慣性力：dxdydz詈這兩個(gè)力作用于單元體的質(zhì)點(diǎn)中心。作用于單元體上所有力的平衡條件為： 體積力-慣性力+ 六個(gè)表面力=0。x dxdydzdxdydz dUdtxx上

17、dx xx dydz xyxyx .dyyx dxdz 0y-zx dzzx dxdyz同樣，y方向和z 方向可得：duxxxyxzxdtxyz(S-4)dvyyzyxyydtyzx此式為力dwzzyzxz的平衡方dtzzyx程。zxyyxzzxdvpv2uvwy2dt_yyy3xyzvwvuzzyxxydwpw2uvwz2dtzzz3xyzwuwvxxzyyzVyu Vu wdu x p2 u 2 udtx xx 3 xw zV、 wS-5）此式為 納維-斯托克斯 方程，速度與壓 力關(guān)系的方程。此方程中有4 個(gè)未知量u、 和p。另外，P和 n是隨溫度T和壓 力p變化的參變 量。故還需應(yīng)用流體

18、流動(dòng)時(shí)保證流 連續(xù)方程（動(dòng)質(zhì)）量相等的和兩個(gè)狀態(tài)方程:d - 0 dtp,Tp,T這樣又多了一個(gè)參變量 T。故還需增加一個(gè)考慮 熱平衡條件的能量方程，才能聯(lián)立解得結(jié)果。3.簡(jiǎn)化納維-斯托克斯公式可以導(dǎo)出雷諾方程速度方程：口w假設(shè)與 - 和y相比，其它速度梯度項(xiàng)都很小,可以忽略不計(jì)（假設(shè)11 ）。因?yàn)橛湍ず穸龋▂方向） 遠(yuǎn)比x和z方向的尺度小得多。du dw dv ；uvw； vu ； wvdt dt dtxyz xz xzw以及ux y , z y 均為零。2u 1 p（.）2w1 pp亍一二（1）y2 z（2）p0將式（1）對(duì)y積分兩次，并取邊界條件為：當(dāng)y=0 時(shí)，u=U）; y=h 時(shí)，

19、u=L2。則可得：1 pH U2 U1,u 2 xy y h h y U1將式（2）對(duì)y積分兩次，并取邊界條件為：當(dāng)y= 0時(shí)，w=0; y=h時(shí)，w=0。則得:w 1 Py y h2 z流量方程：將上式中的u, w對(duì)y積分，可求得x和z方向的單 位流量。qxudyoUi U2 h h3 p212 x （1）hqzwdy0h3 p12 zd一 0 dth3 ph3 pxx zz6 U1U26 h 一 U212 V2 V1x此式為雷諾方程中流體在間隙中的流量方程（1）式中第一項(xiàng)為剪切流動(dòng)項(xiàng)，由速度U引起；第二項(xiàng)為壓力流動(dòng)項(xiàng)，由壓力梯度引起。與雷諾方 程中的一維形式時(shí)的流量方程相同。雷諾方程：潤(rùn)滑

20、油膜在工作過(guò)程中不能破裂，故需滿(mǎn)足連 續(xù)性方程，即：這就是雷諾方程的普遍形式。雷諾方程與斯托克斯方程的用途：從接觸區(qū)域的形狀（h）、接觸面的運(yùn)動(dòng)速度 （U、V）、流體的粘度（n）和密度（p）,用雷 諾方程可求油膜的壓力分布。將油膜壓力分布沿 潤(rùn)滑膜邊界積分，可求承受載荷的能力與油膜厚 度和速度的關(guān)系。從接觸區(qū)域的形狀、接觸面的運(yùn)動(dòng)速度、 流體的粘度（n）和密度（p）,用斯托克斯 方程可求液體在間隙中的速度分布）。對(duì)速度 方程積分可求間隙中的流量。由壓力、速度和油膜厚度可求單位面積的摩擦力方U2 U1xhh pz2 z丄當(dāng)y = h時(shí)，用+ y=0時(shí)，用-2 x當(dāng)y=h時(shí)，用+ y=0時(shí)，用二程

21、。單位面積的摩擦力Tx， T z沿潤(rùn)滑膜邊界積分，可求出總摩擦力。設(shè)計(jì)潤(rùn)滑方式，選擇潤(rùn)滑劑品種，及考慮摩擦副 材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算出允許的 PV值，以及許用P V的確定等一系列工程實(shí)際問(wèn)題都離不開(kāi)這些基本 公式的運(yùn)算。533雷諾方程的應(yīng)用一、雷諾方程的各種形式在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可以利用各種假設(shè)使方程簡(jiǎn)化。如：1. 若流體為不可壓縮，則p可取為常數(shù)。h3 ph3 ph6 Ui U2 6h_ Ui U212V x x z zXX2. 若速度為常量，則可不考慮伸張項(xiàng)-h_一 h_p6 U1U2 _!?12 V2VdhdtU2 h 12dh2 x dtdh=0dtx xz zx3. 如果法向速度隨時(shí)間變化

22、，則可用33代替 V2-Vi則得：_ h_p _ h_p4.對(duì)于穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承，無(wú)明顯的振動(dòng)?？扇 x z z（因?yàn)?，大多?shù)向心軸承中，擠壓項(xiàng)與楔形項(xiàng)相 比所占的比重不大，故可將其略去）。則又簡(jiǎn)化為：h3 p代 p 6U1 U2xxzzx5. 假設(shè)n在間隙中保持不變，不計(jì)溫度和壓力對(duì)n 的影響（假定10）,并設(shè)U2=0, U仁U,則可得：一 h3 P h3_P 6U dhx xz zdx6. 如軸承為無(wú)限寬（z方向的尺寸為x）,z方向沒(méi)有測(cè)泄，即p 0z則可簡(jiǎn)化為：瑩h曙6U囂dp 6U h 3hdxh8. 氣體軸承用氣體作潤(rùn)滑劑的軸承也可用雷諾方程。但氣 體是可壓縮的，p是變化的。為了簡(jiǎn)化

23、求解過(guò)程， 假設(shè)潤(rùn)滑氣體滿(mǎn)足以下關(guān)系：p n RT式中：R 氣體常數(shù)；T 絕對(duì)溫度；n=Cp/Cv。Cp Cv分別為定壓比熱和定容比熱。當(dāng)門(mén)=1時(shí)，為等溫流動(dòng)；當(dāng) n = 1.401 （空氣） 時(shí)，為絕熱流動(dòng)。將此式代入雷諾方程普遍式，得氣體潤(rùn)滑壓力 分布方程。9. 考慮粘-溫效應(yīng)當(dāng)潤(rùn)滑膜中溫度變化很大，使粘度發(fā)生顯著變 化時(shí)，需對(duì)普遍的雷諾方程附加一個(gè)能量方程來(lái)聯(lián) 立求解。簡(jiǎn)化了的能量方程為：dE J kTdtxx式中：等式左邊為對(duì)流項(xiàng)，右邊依次為：傳導(dǎo)，可壓縮性，粘性散逸。E能量；J熱功當(dāng)量；k導(dǎo)熱率；T溫度參數(shù)；u、v、w流體沿x、y、z方向 的速度分量。、雷諾方程在實(shí)際摩擦件中的應(yīng)用1

24、. 無(wú)限長(zhǎng)止推滑塊，穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)（油膜厚度不隨 時(shí)間變化）r 3條件.0. d dt曲ft2.無(wú)限長(zhǎng)圓柱軸頸徑向軸承（z方向的尺寸為 g）,穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)條件.U-L UM, J； *=譏A c& ct雷諾右程空=6也丘口 de擴(kuò)乙積分常數(shù)當(dāng)H二時(shí).竺=0.de式中：應(yīng)一軸碩轆承的半徑r 乳：積分常熱 當(dāng)滬麗，理HQ3. 無(wú)限短圓柱軸頸徑向軸承（z方向的尺寸極 ?。?，穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)4.有限長(zhǎng)圓柱軸頸徑向軸承，穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)5.無(wú)限長(zhǎng)兩圓柱體的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，如齒輪傳動(dòng)應(yīng)用雷諾方程需注意：一定要搞清條件，不要用錯(cuò)公式。即要理解推 導(dǎo)這些方程時(shí)用的假設(shè)是否適合應(yīng)用的場(chǎng)合。以下 一些情況需特別注意：慣性力項(xiàng)與粘性力項(xiàng)之比稱(chēng)雷諾

25、數(shù)Re：Umh UmhRe式中：Um潤(rùn)滑膜的平均速度（m/s）;v 潤(rùn)滑油的運(yùn)動(dòng)粘度（m/s）；h油膜厚度（徑向軸承的半徑間隙，或推力軸承 的平均膜厚）（m）當(dāng)速度很高時(shí)，如雷諾數(shù)達(dá)Re 1000時(shí)，要考慮慣性力的影響，因潤(rùn)滑膜中出現(xiàn)紊流，假定 在層流情況下的雷諾方程就不能用了。又如在氣體潤(rùn)滑情況下，氣體受壓過(guò)大，則 就不能用液體動(dòng)壓理論來(lái)推導(dǎo)。另外，當(dāng)膜厚小 于氣體分子自由行程100倍時(shí)，應(yīng)該考慮到邊界 層上有流體滑移。在電磁場(chǎng)的明顯作用下，不能假定體積力可 忽略。 5.4流體動(dòng)壓的不穩(wěn)定性及其抑制方法5.4.1同步渦動(dòng)一般發(fā)生在徑向軸承中，這是由軸承外 部的周期性擾動(dòng)所引起，從而激起軸承系

26、統(tǒng) 的共振。08門(mén)同第辭動(dòng)計(jì)尊桶型如果旋轉(zhuǎn)部分沒(méi)有完全獲得平衡，軸心軌 跡就成為一個(gè)圓或另一個(gè)繞穩(wěn)定平衡位置的封 閉曲線(xiàn)，軸心軌跡的尺寸取決于軸承與轉(zhuǎn)子的 相對(duì)剛度。在設(shè)計(jì)軸承系統(tǒng)時(shí)，通常使臨界轉(zhuǎn)速不要與 最常用的轉(zhuǎn)速相同?？梢栽龃筝S承剛度以提高臨界轉(zhuǎn)速，或者減 小剛度以便迅速通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速，而在振蕩大大 衰減的狀態(tài)下作正常運(yùn)轉(zhuǎn)。抑制或容許渦動(dòng)的另一種方法是在系統(tǒng)中引 入附加阻尼，為此，常把軸承座撓性地安裝在O”形橡膠密封圈或金屬膜片上。542半速渦動(dòng)半速渦動(dòng)是高速軸承最突出的特征之一。這 種形式的不穩(wěn)定是在流體動(dòng)壓潤(rùn)滑膜中自行引起 的，與轉(zhuǎn)子的平衡情況無(wú)關(guān)。時(shí)將發(fā)生振蕩，稱(chēng)為半速渦動(dòng)。圖5半連

27、渦動(dòng)特征對(duì)大多數(shù)軸承消振方法的基本原理是提供一 個(gè)向下的流體動(dòng)壓力，從而提高頻率?？拐袷庉S承有下列幾種：（1 ）多葉軸承（2）半檸檬軸承S-19三葉軸暈示奪團(tuán)圈5-20半檸凍紬嵐示滋圖 5.5彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑是研究在相互滾動(dòng)或滾動(dòng) 伴有滑動(dòng)的兩個(gè)彈性物體之間的流體動(dòng)力潤(rùn)滑問(wèn) 題。1. 高的壓力使油的粘度增大 ；已不是雷諾方程 中假定的 粘度在間隙中保持不變”。2. 重載使彈性體發(fā)生顯著的局部變形，也不是雷諾方程假定的 兩個(gè)固體表面是剛性的”。流體潤(rùn)滑方程+固體彈性方程凡表面彈性變形量與最小油膜厚度處在同一 量級(jí)的潤(rùn)滑問(wèn)題，都屬于彈流問(wèn)題。5.5.1剛性滾動(dòng)體的動(dòng)壓潤(rùn)滑1.簡(jiǎn)化問(wèn)

28、題BC FE式中：h 膜厚度； 厚度。(a)h0位于X處的油 ho最小油膜 1o1-CF EA X ID .(b)兩圓柱體接觸轉(zhuǎn)化為圓柱對(duì)平面的接觸BC R R cos 1 R 1 cos 1 R 112411 L222!4!BC_X1 2 2R同理，得FE2R1 11R1 R2如將圓柱對(duì)圓柱簡(jiǎn)化為圓柱對(duì)平面,設(shè)：當(dāng)量圓柱體的半徑R1R2則：h h02R2. 求解油膜壓力與最小油膜厚度的關(guān)系假定（在載荷較小的時(shí)候可這樣假定）：滾動(dòng)體是剛性的，不考慮接觸變形；潤(rùn)滑油（流體）是等粘度的，粘度不隨壓力而變化滾動(dòng)體相對(duì)于油膜厚度為無(wú)限長(zhǎng)，即不考慮潤(rùn)滑油有垂直于畫(huà)面的法向流動(dòng)。采用邊界條件：入口處：Xp

29、 0出口處：h=hm處 Xdxx0,p o剛性滾動(dòng)體接觸時(shí)油膜壓力分布根據(jù)古典潤(rùn)滑理論解穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)（定常運(yùn)動(dòng)）時(shí)兩圓柱接觸時(shí)的雷諾方程:dpdx12 oUh hm_h3_式中：滾動(dòng)速度 u=i/2（ q+g）,為潤(rùn)滑油的吸入速度；n o常溫常壓下潤(rùn)滑油的動(dòng)力粘度；p ( X)Xmhoh油膜厚度，當(dāng)h=hm時(shí),入口 出口剛性滾動(dòng)體接觸時(shí)油膜壓力分布dp “dx可得壓力與油膜厚度的關(guān)系。如考慮了粘度隨壓力變化,p0e再根據(jù)流體為連續(xù)的條件及幾何尺寸的推導(dǎo), 可得：b 4.9 oU 馬丁( Martin )公式 R W馬丁公式在輕載情況下尚符合實(shí)驗(yàn)測(cè)定值；但重 載時(shí)，一般僅為測(cè)定值的A0。原因是馬丁假

30、定粘度不隨壓力變化，而在重載下，粘度 隨壓力變化是非常明顯的。R 1665.5.2彈性體的流體動(dòng)壓（力）潤(rùn)滑彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑理論，是研究相互滾動(dòng)或滾 動(dòng)伴有滑動(dòng)的條件下，兩彈性物體間流體動(dòng)壓潤(rùn)滑 膜的力學(xué)性質(zhì)。與普通流體動(dòng)壓潤(rùn)滑理論的區(qū)別在 于：高接觸應(yīng)力；接觸物體不假定其為剛體，而是 彈性體。運(yùn)用彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑理論，可建立起彈性體 表面幾何形狀、尺寸、材料性能、潤(rùn)滑流體粘度、 表面速度、載荷與油膜厚度、壓力分布、摩擦力和 溫升等參數(shù)間的定量關(guān)系。在實(shí)際中最關(guān)心的是油 膜厚度。一、線(xiàn)接觸的彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑1.線(xiàn)接觸下彈流潤(rùn)滑機(jī)理一彈性圓柱體與一剛性 平面接觸如圖所示。圓柱體 在整個(gè)赫茲（He

31、rtz ）壓力 區(qū)中壓平。當(dāng)圓柱體在平面上滾動(dòng) 時(shí)（其間有潤(rùn)滑油存在）， 兩表面各自帶著吸附在其上 的潤(rùn)滑油互相接近，并使油 充滿(mǎn)表面間的空隙。這時(shí)將 產(chǎn)生流體動(dòng)壓力。潤(rùn)滑油進(jìn)入此楔形區(qū) 時(shí)，壓力就增大；當(dāng)?shù)竭_(dá) 赫茲變形區(qū)的邊緣時(shí)，流 體動(dòng)壓力將達(dá)到一定的數(shù) 值與赫茲壓力相對(duì)抗。遊入?yún)^(qū)心MKiEArtZ-%（pj潤(rùn)囲揺薛時(shí)涉莊人區(qū)由于赫茲區(qū)邊緣處的壓力是比較低的。如果流體 動(dòng)壓能超過(guò)此處的壓力，則就能使兩表面分開(kāi)。當(dāng)潤(rùn)滑油一旦進(jìn)入赫茲接觸區(qū)，由于壓力增大， 粘度就變得更大，而且油膜又極薄，再加圓柱體的運(yùn) 動(dòng)速度使油通過(guò)赫茲區(qū)的時(shí)間很短（毫秒或微秒 級(jí)），因而沒(méi)有足夠的時(shí)間把潤(rùn)滑劑從接觸區(qū)擠出

32、來(lái)。彈性流體動(dòng)壓和赫茲壓力分布接觸面間典型的彈性流 體動(dòng)壓潤(rùn)滑的壓力曲線(xiàn)可分 三個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域有其各 自的特殊函數(shù)。進(jìn)口區(qū)是建立油膜，赫 茲接觸區(qū)是承載，出口區(qū)是 卸載。潤(rùn)滑劑經(jīng)過(guò)這三個(gè)區(qū)域 時(shí)，粘度發(fā)生著劇烈的變 化：從易流動(dòng)的液體-類(lèi)似 固體-流動(dòng)的液體。而這整個(gè)過(guò)程才幾個(gè)毫秒或微秒。各個(gè)區(qū)域中潤(rùn)滑劑的粘度由所在區(qū)域的溫度、壓力和剪切情況所決進(jìn)口區(qū)油膜形成能力是受流經(jīng)該處的潤(rùn)滑油粘 度所決定。因進(jìn)口區(qū)非常狹窄，粘度基本上受固體 表面的溫度控制。粘度受溫度變化的指數(shù)公式，在 這個(gè)區(qū)域中足夠準(zhǔn)確。因此由該處的溫度可以知道 粘度的大小。此粘度又影響形成的油膜厚度。潤(rùn)滑油進(jìn)入赫茲壓力區(qū)時(shí)，油膜已

33、經(jīng)形成。由 于壓力區(qū)內(nèi)油膜極薄，壓力極大，故粘度也極大；同時(shí)，摩擦產(chǎn)生的熱量也將影響粘度的大小， 因而隨壓力變化引起的粘度激增程度將受溫度升高 而有所抵銷(xiāo)。潤(rùn)滑油離開(kāi)赫茲壓力區(qū)后，進(jìn)入一個(gè)發(fā)散區(qū) 域，壓力驟然降低，粘度也明顯下降。由于此處的 壓力低于周?chē)鷫毫Χ纬韶?fù)壓，溶解在油中的氣體 要析出來(lái)，在充填兩表面間的間隙時(shí)，形成氣穴， 使油膜破裂和形成頸縮。以上就是彈性流體潤(rùn)滑的基本機(jī)理。有了這些 概念以后，就容易明 瞭各種參數(shù)對(duì)油膜厚度的影 響。如能改變某些因素使進(jìn)入?yún)^(qū)的流體動(dòng)壓增大， 則就能增大油膜厚度。2.線(xiàn)接觸的最小油膜厚度注擠&1舊MS瞬BL區(qū)計(jì)葺注式，細(xì)5餘售世說(shuō)扎=1.址垃評(píng)罟:門(mén)_

34、 11妙口FPH =衛(wèi)丙：花=i幽訕土產(chǎn)卅護(hù)Ap.t 1販2-Fj2 t i * HmBfuih 1 吧IXrj . j r豪中； 坨 翻壬陣黛 皿童連廈茁=二一+E恥例嗆牛翟占E- 咗吒田祖!斗哼:W屮= - ； = - ? - r(j = a S L73. 公式的應(yīng)用范圍以上潤(rùn)滑理論均有一定的假設(shè)和簡(jiǎn)化， 故油膜厚度的計(jì)算也都有一定的適用范圍。超 過(guò)一定界限就會(huì)有較大的誤差。a. 重載彈性接觸時(shí)，道松修正公式能得到十 分精確的結(jié)果。b. 輕載剛性接觸時(shí)，馬丁方程可適用。c. 中等載荷下，當(dāng)粘壓效應(yīng)遠(yuǎn)大于彈性效應(yīng) 時(shí)。伯勞克（Block ）公式適用。d. 當(dāng)彈性變形遠(yuǎn)大于壓一粘效應(yīng)時(shí)，海爾伯

35、 魯夫（HerrBrugh ）推導(dǎo)的公式適用。4. 影響最小油膜厚度的因素分析根據(jù)以上彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑公式可以看到： 載荷P對(duì)油膜厚度的影響很小，僅為0.13次方。 彈性變形對(duì)油膜厚度影響很大，用格羅賓和道松公式計(jì)算的結(jié)果與用馬丁公式（不考慮彈性變 形）計(jì)算結(jié)果差別很大，約大10100倍。由粘度變化和彈性變形的綜合效應(yīng)，比它們的單獨(dú)效 應(yīng)大得多，G為0.6次方。 速度對(duì)油膜厚度影響較大，膜厚與速度的0.7次方成正比。 材料性能參數(shù)，E為0.03次方，但由于變化范 圍很窄，影響不顯著。線(xiàn)接觸下彈流潤(rùn)滑的油膜厚度與 壓力G=5000 =10-11 =3X 10-55. 油膜的形狀特點(diǎn) 在大部分赫茲

36、接觸區(qū) 內(nèi)的油膜厚度是相等的， 如圖所示。在潤(rùn)滑流體出口處， 有一個(gè)膜厚的收縮（頸縮 ）區(qū)。厚度約為平均膜厚 的 3 / 4。與此相應(yīng)，存在著壓 力的峰值，當(dāng)式中U 10 時(shí)，此壓力峰值高于赫茲 接觸的最高壓力值。:、點(diǎn)接觸的彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑1點(diǎn)接觸下的彈流潤(rùn)滑機(jī)理點(diǎn)接觸的有效承載區(qū)是個(gè)圓形面積（球-球和球-板接觸時(shí)）或橢圓形面積（橢球?qū)E球，如車(chē) 輪與鋼軌），面積很小。不像線(xiàn)接觸時(shí)，接觸長(zhǎng)度 與接觸寬度相比要大得多，可不考慮側(cè)泄。而在點(diǎn) 接觸時(shí)就要考慮側(cè)向流泄的問(wèn)題。因此分析時(shí)必須 計(jì)及潤(rùn)滑油沿滾動(dòng)軸線(xiàn)方向的流動(dòng)來(lái)求解。a.當(dāng)球形表面與平板表面接觸時(shí)，首先是 接觸中心處潤(rùn)滑油受壓，由于粘度隨

37、壓力增 大，潤(rùn)滑油從擠壓區(qū)的排出率將降低。h，擠壓油膜的形狀r, mmb.因中心區(qū)內(nèi)單位面積 平均壓力很大而不斷產(chǎn)生彈 性變形，使表面輪廓變成如 圖曲線(xiàn)b所示的形狀。這時(shí)，接觸區(qū)中心可能 有部分潤(rùn)滑油被封在里面， 形成擠壓區(qū)。那里的油膜與 周?chē)h(huán)境間將存在很大的壓 力梯度。在擠壓區(qū)的周邊，油膜厚度會(huì)出現(xiàn)收縮型的周 邊。具有收縮性的周邊是點(diǎn)接觸彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑 的特點(diǎn)。c.如果此時(shí)球 與平板間作橫向相 對(duì)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)粘度、 速度、幾何形狀的 組合適當(dāng)時(shí)，就會(huì) 產(chǎn)生足夠的流體動(dòng) 壓力，使兩表面分 開(kāi)。如圖中曲線(xiàn)a所 示。這時(shí)入口處油壓逐漸加大，而側(cè)邊和出口處 沒(méi)有產(chǎn)生流體動(dòng)壓的機(jī)理，故這些地方產(chǎn)生收縮

38、 區(qū)（即油膜最薄的區(qū)域）。由光干涉實(shí)驗(yàn)算出的壓力和膜厚的等值線(xiàn)如 圖所示，為壓力和膜厚的典型分布，可以看到， 油膜最薄處不在中心，而在出口方的左右兩側(cè)。2.點(diǎn)接觸下最小油膜厚度的計(jì)算公式點(diǎn)檢越時(shí)最-1 -曲宦13度計(jì)算込式W 3 *武4詢(xún)量1冃炭詁式無(wú)*個(gè)戦達(dá)式e=C扣衛(wèi) 2 JH護(hù)閉阿嚴(yán) J1407 （善）*稈（面廠嚴(yán)麺云瓷武4廠- r&.工 JHHtl.為硒且葩圧力*按tKHJE撫妣監(jiān)式計(jì)If :u.2JF.可出礦亜命因?yàn)橛湍ず穸葘?duì)滾動(dòng)體磨損有重要的影響， 由摩擦副工作條件及潤(rùn)滑劑性能計(jì)算所得之油膜 最小厚度，是否能保證摩擦副的正常安全工作 呢？需要有個(gè)大體的判斷標(biāo)準(zhǔn)。ho以比值 2已，表

39、示彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑油膜厚度對(duì)接觸表面粗糙度之比。當(dāng)比值入3,則潤(rùn)滑良好，可避免擦傷和膠 合。如入1,則為邊界潤(rùn)滑狀態(tài)，易于擦傷、膠 合和磨損。而當(dāng)1入3時(shí)，表面處于可能形成邊 界潤(rùn)滑的概率中。三、流體動(dòng)壓潤(rùn)滑公式的適用范圍gs虛線(xiàn)Bg實(shí)線(xiàn)祈實(shí)線(xiàn)WMd廠幣=氣山D圖中：A區(qū)為彈性體、流 體動(dòng)壓潤(rùn)滑范圍為道松公式 適用區(qū)；B區(qū)為剛性體、等粘度的 流體動(dòng)壓范圍（馬丁公式適 用區(qū)）；C區(qū)為剛性體、變粘度流 體動(dòng)壓潤(rùn)滑范圍（格魯賓公 式適用區(qū)）；D區(qū)為彈性體、等粘度流 體動(dòng)壓范圍（雷諾公式適用 區(qū)）。判斷標(biāo)準(zhǔn)的幾個(gè)參數(shù)如表所列:判斷參數(shù)彈性參數(shù)粘性參數(shù)速度參數(shù)載荷參數(shù)1 1 ge H ye ER0U1

40、gPo Po gvRoU1E3 U 1 gs P1 gPoE2giTR表中：Po -圓柱體單位長(zhǎng)度上的載荷; E -當(dāng)量彈性模量；R-當(dāng)量半徑；n o -常溫常壓下的粘度； U-速度； A -壓-粘系數(shù)。 5.6流體潤(rùn)滑劑5.6.1概述潤(rùn)滑劑分為固體、液體和介于二者之間的半 固體(膠體)潤(rùn)滑劑。固體潤(rùn)滑劑如石墨、二硫化鉬等；液體潤(rùn)滑 劑多為油類(lèi)物質(zhì)，一般稱(chēng)為潤(rùn)滑油，半固體潤(rùn)滑 劑即潤(rùn)滑脂。流體潤(rùn)滑劑主要有：潤(rùn)滑油、水基潤(rùn)滑劑 和空氣等幾類(lèi)。潤(rùn)滑油可分為：餾份礦物油和含添加劑 的餾份礦物油。合成油。主要有：酯類(lèi)、合成烴、聚烷 撐醚、聚硅氧烷、含氟油和磷酸酯等。潤(rùn)滑脂：由各類(lèi)潤(rùn)滑油作基礎(chǔ)油，加入稠

41、 化劑、添加劑和填料配制而成。水基潤(rùn)滑劑有：水、乳化液以及水和其它物 質(zhì)的混合物。90潤(rùn)滑油除了起潤(rùn)滑作用外，還具有以下一些作用:(1) 冷卻和清洗(2) 密封(3) 防腐潤(rùn)滑脂只有密封、防腐和潤(rùn)滑作用，而沒(méi)有 冷卻清洗的作用，固體潤(rùn)滑劑只有潤(rùn)滑作用。E8-1 it悴的和向適動(dòng)棋型562潤(rùn)滑油的理化性質(zhì)1. 潤(rùn)滑油的流變性(1 )粘度的定義和單位dudz運(yùn)動(dòng)粘度丫，它是動(dòng)力粘度與相同溫度和壓力條件下的液體密度的比/值92(4)粘度與油品化學(xué)組成的關(guān)系壓力p*斜包妙43典型削粘-壓的.9694油品粘度反映了油品內(nèi)部分子間的摩 擦，因而它與分子的大小和結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。隨著油品密度增大，沸點(diǎn)升高或烴類(lèi)

42、分 子量增加，粘度增大。當(dāng)烴類(lèi)分子量相近時(shí)，烷烴的粘度最 小，環(huán)烷烴的粘度最大，而芳香烴介于兩者 之間。2. 潤(rùn)滑油的氧化性質(zhì)潤(rùn)滑油在使用和儲(chǔ)存時(shí)，不可避免地會(huì)與空 氣中的氧接觸，在一定條件下會(huì)發(fā)生反應(yīng)，這種 反應(yīng)稱(chēng)為潤(rùn)滑油的氧化。氧化反應(yīng)通常在液相中進(jìn)行，氧化產(chǎn)物為 酸性物質(zhì)和沉積物。潤(rùn)滑油的氧化性能除與其組成密切相關(guān) 夕卜，外界條件及使用狀況也會(huì)產(chǎn)生很大影響。50-60 C以后氧化速度明顯；金屬對(duì)潤(rùn)滑油的氧化有催化作用，銅、曰戸I I-*金屬鋁和錫則不會(huì)加速潤(rùn)滑油的氧化作 用，而且它們的某些鹽類(lèi)甚至還會(huì)阻礙氧化作 用的進(jìn)行。潤(rùn)滑油的使用狀況對(duì)氧化有一定影響。一種是薄層氧化，油膜的厚度小于2

43、00卩m在工作狀態(tài)中與空氣中的氧接觸，操作溫 度也較高(200 C以上)，例如內(nèi)燃機(jī)中活塞 與汽缸壁間的潤(rùn)滑狀態(tài)就是薄層氧化；另一種狀況是厚層氧化，即油層很厚，用 油量大，操作溫度一般較低(100 C以下)，例 如變壓器中的油和油箱中的油等。3. 潤(rùn)滑油的表面張力及乳化與起泡現(xiàn)象(1 )潤(rùn)滑油的表面張力現(xiàn)象潤(rùn)滑油愈純凈，粘度愈高，其表面張力愈大。(2)潤(rùn)滑油的乳化及起泡現(xiàn)象潤(rùn)滑劑中有不少產(chǎn)品是用潤(rùn)滑油和水形成乳 化液制成的。潤(rùn)滑油中要消除泡沫，可以加入抗泡添加劑, 經(jīng)常使用的抗泡劑是甲基硅油，一般用量為 0.001%，即可取得良好的效果。984. 常用潤(rùn)滑油的性能指標(biāo)石油和油品的物理化學(xué)性質(zhì)常

44、用一些條件 性試驗(yàn)方法測(cè)定。所謂條件性試驗(yàn)，就是采用規(guī)定的儀器， 在規(guī)定的試驗(yàn)條件、方法和步驟下進(jìn)行的試 驗(yàn)。(1)密度與比重我國(guó)采用20 C的密度為石油和液體石油產(chǎn) 品的標(biāo)準(zhǔn)密度。比重也稱(chēng)為相對(duì)密度，是指物質(zhì)在給定溫度 下的密度與相同溫度下水的密度之比，為無(wú)量 綱。油品的密度取決與組成它的烴分子的結(jié)構(gòu)和 大小。潤(rùn)滑油產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中一直保持相對(duì)密度這個(gè) 指標(biāo)，它表明潤(rùn)滑油中所含烴類(lèi)的成分及對(duì)添加 劑的敏感性。芳香烴的密度最大，烷烴的密度最 小，環(huán)烷烴介于二者之間。100閃點(diǎn)、燃點(diǎn)和自燃點(diǎn)閃點(diǎn) 在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，將油品加 熱，油溫升高，油蒸汽在空氣中的濃度增加， 當(dāng)油溫升至某一溫度時(shí)，油蒸汽含量即

45、達(dá)到可 燃濃度。當(dāng)火焰接近油蒸汽與空氣的混合物 時(shí)，它就會(huì)閃火(隨即熄滅)，產(chǎn)生這種現(xiàn)象 的最低溫度稱(chēng)為閃點(diǎn)。測(cè)定閃點(diǎn)的儀器有閃口閃點(diǎn)儀和開(kāi)口閃點(diǎn) 儀兩種類(lèi)型101燃點(diǎn) 是指在規(guī)定條件下，將油品加熱到 某一溫度時(shí)，引火后所形成的火焰不再熄滅， 并連續(xù)燃燒5s以上的最低溫度。燃點(diǎn)一般比開(kāi) 口儀閃點(diǎn)約高2060 C。自燃點(diǎn)指自行燃燒的溫度。油品愈輕，閃點(diǎn)愈低，而自燃點(diǎn)愈高。 重油中烴類(lèi)易被氧化，積累的過(guò)氧化物多易 自燃，低分子烴類(lèi)難于氧化。對(duì)于輕質(zhì)油品，應(yīng)特別注意禁止煙火， 以防遇外界火源而燃燒；對(duì)于重質(zhì)油品，則 應(yīng)防止高溫油品漏油，以免遇到空氣引起自 燃，釀成火災(zāi)。102(3)凝點(diǎn)和傾點(diǎn)凝點(diǎn)是評(píng)

46、價(jià)潤(rùn)滑油低溫性能的重要指標(biāo)。凝點(diǎn)是指在規(guī)定的試驗(yàn)條件下(GB510-83 )油品液面失去流動(dòng)性的最高溫度。傾點(diǎn)是用來(lái)測(cè)定原油和深色潤(rùn)滑油低溫 凝固性能的指標(biāo)，它是在規(guī)定條件下，油品 液面失去流動(dòng)性的最高溫度。(4) 酸值、殘?zhí)颗c灰分103酸值是控制和反映潤(rùn)滑油精制程度的一項(xiàng)性能 指標(biāo)，也是判定潤(rùn)滑油廢舊程度的指標(biāo)。殘?zhí)渴侵笣?rùn)滑油在隔絕空氣的試驗(yàn)條件下， 加熱油品，使其蒸發(fā)和分解，排出燃燒的氣體 后，所剩的焦黑色殘留物，用重量百分?jǐn)?shù)表示?；曳质侵冈谠囼?yàn)條件下，充分灼燒油品 所剩下的不燃物，以重量百分?jǐn)?shù)表示。104(5) 腐蝕及腐蝕度腐蝕試驗(yàn)是指按規(guī)定的條件將金屬片浸入到 試油中，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后取

47、出，根據(jù)其顏色變化 來(lái)判斷油品對(duì)金屬有無(wú)腐蝕，對(duì)應(yīng)于這個(gè)試驗(yàn)的 性能指標(biāo)稱(chēng)為腐蝕。腐蝕度為定量試驗(yàn)，將規(guī)定的金屬片在140 C的試油中以1516次/min的速度在試油中交替浸入 及提出，這樣使沾附在金屬片表面的熱的潤(rùn)滑油 膜與空氣中的氧定期接觸，使金屬發(fā)生氧化腐 蝕，連續(xù)運(yùn)行50h后，按每平方米面積的金屬片所 損失的重量來(lái)確定它的腐蝕程度，以g/m2表示。5.6.310潤(rùn)滑油的分類(lèi)1.內(nèi)燃機(jī)油通常把內(nèi)燃機(jī)油分為汽油機(jī)油、柴油機(jī)油、船 用柴油機(jī)油、二沖程汽油機(jī)和鐵道柴油機(jī)油等。(1) 內(nèi)燃機(jī)油的基本性能粘度適當(dāng)，粘溫性能好；為保證油品的低溫啟動(dòng)性能，要求油品低溫粘度不能太大，應(yīng)具有良好的低溫流動(dòng)

48、性。為保證中高溫下的潤(rùn)滑好密封性能，又要求油品粘度不能太小。內(nèi)燃機(jī)使用的潤(rùn)滑油，其 100 C的粘度以10mm 2/s左右為宜，粘度指數(shù)應(yīng)在 90以上?？寡趸芰?qiáng)，熱穩(wěn)定性好；有良好的清凈分散性能；潤(rùn)滑油的清凈性是指油品具有防止深度氧化產(chǎn)物沉積在活塞與活塞環(huán)上的能力，而 分散性則是指防止生成低溫油泥的能力。具有中和能力；要求潤(rùn)滑油具有一定的堿性，以中和油品 氧化后的酸性物質(zhì)。具有抗磨性能。(2 )內(nèi)燃機(jī)油的分級(jí)按粘度分級(jí)；按使用性能分級(jí)107(3)單級(jí)油和多級(jí)油的使用范圍汽油機(jī)油分為單級(jí)油、多級(jí)油(通常稱(chēng) 為稠化汽油機(jī)油)。目前我國(guó)生產(chǎn)的汽油質(zhì) 量不夠好，僅相當(dāng)于 API分級(jí)的SB級(jí)油，只

49、適用于熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷比較低的固定式四 沖程汽油機(jī)以及壓縮比在 6.4以下的汽油車(chē)。稠化機(jī)油是一種多級(jí)油，它是以改善低 溫啟動(dòng)性能和粘溫性能為主要目的而生產(chǎn)的 新型潤(rùn)滑油。1082.機(jī)械潤(rùn)滑油機(jī)械潤(rùn)滑油包括高速機(jī)械油、機(jī)械油、 車(chē)軸油、導(dǎo)軌油、軋鋼機(jī)油、儀表油縫紉機(jī) 油等(1)選油依據(jù)首先必須了解機(jī)械設(shè)備的工況 ；其次油品的粘度及使用性能；(2) 雙曲線(xiàn)境溫度及雙曲線(xiàn)齒時(shí)油使要溫度是選中 雙曲線(xiàn)品使用溫度的依它的消費(fèi)量很溫度的最高指 的總用量最低很標(biāo)比例。雙曲線(xiàn)齒輪是近代汽車(chē) 通用的減速裝置，它比其他任何齒輪工作條件都 苛刻。1094.其他專(zhuān)用潤(rùn)滑油(1)液壓油優(yōu)良的抗磨性防腐消泡性和清凈性合

50、適的粘度；優(yōu)良的抗氧化性；(2)壓縮機(jī)油壓縮機(jī)油用于潤(rùn)滑壓縮機(jī)各個(gè)摩擦部位， 如汽缸、活塞、閥門(mén)等，同時(shí)還起密封防 銹、冷卻和防腐作用。13號(hào)壓縮機(jī)油主要用于低壓和中壓(至4MPa )壓縮機(jī)的潤(rùn)滑，19號(hào)壓縮機(jī)油 加有抗氧、抗腐等添加劑，用于高壓多級(jí)壓 縮機(jī)的潤(rùn)滑。在選擇壓縮機(jī)油時(shí)，必須考慮到被壓縮氣體 的類(lèi)別和性質(zhì)，否則會(huì)引起嚴(yán)重事故。用于壓縮空氣、干天然氣、乙炔和一般氫氣 的壓縮機(jī)，可以使用由石油餾分精制所得到的壓 縮機(jī)油。用于壓縮濕天然氣的壓縮機(jī)，必須使用加有 少量動(dòng)物油或植物油的高粘度潤(rùn)滑油，因?yàn)闈裉?然氣被壓縮后會(huì)凝析出輕質(zhì)汽油，能稀釋潤(rùn)滑油 膜。117對(duì)于壓縮氧氣的壓縮機(jī)，絕對(duì)不能

51、使用礦物 油料作為潤(rùn)滑劑以免爆炸，一般采用蒸餾水或 6%8%的甘油蒸餾水溶液作為汽缸的潤(rùn)滑劑。對(duì)于氯氣壓縮機(jī)，由于潤(rùn)滑油中的烴類(lèi)在一 定條件下會(huì)與氯生成鹽酸，嚴(yán)重腐蝕設(shè)備，因而 因采用固體潤(rùn)滑劑。(3)冷凍機(jī)油冷凍機(jī)油是用于潤(rùn)滑制冷壓縮機(jī)運(yùn)動(dòng)部118件的潤(rùn)滑油，同時(shí)也起密封和冷卻作用。冷凍機(jī)油應(yīng)具有良好的低溫流動(dòng)性，粘溫 性能及氧化安定性，并且不應(yīng)含有水分。因?yàn)樗畷?huì)使?jié)櫥腿榛?，破壞正常?rùn) 滑；水在潤(rùn)滑油進(jìn)入制冷系統(tǒng)后有結(jié)晶析 出，冰晶會(huì)堵塞管路；水還能與制冷劑中的 氨作用生成氫氧化氨，引起設(shè)備腐蝕。5.6.411潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑脂的優(yōu)點(diǎn)：耐壓性強(qiáng)； 緩沖性能好；粘溫性能好不易流失；密封性?xún)?yōu)于潤(rùn)滑油；潤(rùn)滑脂的缺點(diǎn)：流動(dòng)性差；導(dǎo)熱系數(shù)小；摩擦阻力 大；潤(rùn)滑脂的抗氧化性安定性也較差；更 換潤(rùn)滑脂也比較麻煩。120潤(rùn)滑脂不會(huì)流動(dòng)。4.21再應(yīng)力宵碼切率的關(guān)紊 耶昌油I牛頓酒；2劇脂（非牛頓懣四應(yīng)力t團(tuán).乂流曼性和觸