流體動力潤滑

流體動力潤滑，就是依靠被潤滑的一對固體摩擦面間的相對運動，使介於固體間的潤滑流體膜內產生壓力，以承受外載荷而免除固體相互接觸，從而起到減少摩擦阻力和保護固體表面的作用。

基本介紹

• 中文名：流體動力潤滑
• 外文名：hydrodynamic lubrication
• 特點：摩擦阻力主要由液體的內摩擦產生
• 條件：潤滑油必須有一定的粘度

簡述

hydrodynamic lubrication所用的粘性流體可以是液體(如潤滑油)也可以是氣體(如空氣等),相應地稱為液體動力潤滑和氣體動力潤滑。

流體動力潤滑

主要特點

1、摩擦阻力主要由液體的內摩擦產生。

2、摩擦磨損特性主要取決於液體的粘性，與兩表面的材料特性、形貌無關。

3、摩擦係數和磨損都很小，油膜對表面有良好的保護、清洗、冷卻、防鏽作用，摩擦熱小，運轉平穩。

形成流體動力潤滑的必要條件

1、兩固體表面問具有楔形間隙；

2、間隙中充有粘性流體；此粘性流體能吸附於固體表面；

3、兩固體表面的相對運動帶動潤滑流體由間隙大端向間隙小端運動。

形成流體潤滑膜的方法

在一定的條件下，兩摩擦表面可以被一薄層粘性流體完全分開，並由所建立的流體膜壓力平衡外載荷，這種狀態稱為流體潤滑。由於兩摩擦表面不直接接觸，當兩表面發生相對運動時，就只在流體的分子間發生摩擦，而流體潤滑的摩擦性質完全決定於流體的粘性。所用的粘性流體可以是液體，如各種潤滑油和水，也可以是氣體，如空氣、氫，氦等，前者稱之為液體潤滑，後者稱之為氣體潤滑。

流體潤滑有很多優點，主要是：摩擦係數很小（完全液體潤滑時通常約為0.001~0.008，氣體潤滑時則更小），所以由摩擦引起的功率損失也小，並可大大降低磨損和改善摩擦副的工作性能，延長其使用壽命。

依據潤滑膜壓力產生的原理不同，流體潤滑可以分為流體靜力潤滑（Hydrostatic Lubrication）和流體動力潤滑（Hydro—，dynamic Lubrication）兩大類。

流體靜力潤滑，系靠外部的油泵把壓力油送入支承面，把兩表面隔開，從而建立潤滑油膜支承外載荷。工作時，壓力油由供油孔進入油腔，然後從間隙周圍流出，如圖1—1所示。在流體靜力；潤滑軸承中，油膜的承載能力決定於軸承的尺寸、供油壓力P_s、間隙h及潤滑油粘度η，而與兩表面間的相對運動速度U無關。

因此，它在很高或很低的速度下均能可靠地工作。

流體動力潤滑，則系由摩擦表面的幾何形狀和相對運動，藉助粘性流體的動力學作用，使其產生潤滑油膜壓力來支持外載荷。根據兩表面間幾何形狀、相對運動速度和承載區表面變形等的不同，它又可分為以下幾種：

(1)靠兩表面間的收斂楔形間隙形成流體動力油膜。在流體動力潤滑問題中，這是最普遍的。如圖1—2所示，有了楔形收斂間隙，再加上運動件有足夠的速度U和一定的潤滑劑粘度η，就可能建立起流體動力油膜，產生壓力p並支承載荷W。

根據理論研究和實驗驗證，兩表面間的形狀，除圖1—2所示直線形的單斜楔外，也可以是曲線形或一斜線和一平行直線組成的收斂形，甚至兩段平行直線所組成的收斂階梯形（見圖1—3(a)~(e)），它們均能產生流體動壓力。

向心滑動軸承間，因有一定的配合間隙（圖1—4），當軸頸在軸承中轉動時；相當於具有一個曲線形的收斂間隙，故當其他條件具備時，間隙中也能形成流體動力油膜。

(2)靠油的壓力效應及兩金屬表面受載時的彈性變形形成流體動力油膜。在齒輪、凸輪及滾動軸承等滾動零件（圖1—5）工作時，由於受載前為線接觸或點接觸，受載時接觸區內的壓力很大有時（可達p=3GN/m²或更高）。在這樣高的壓力下，金屬表面將發生彈性變形，並且潤滑油的粘度也將顯著增高。這二者的綜合作用，可使表面詞建立起一層很薄的壓力油膜。這種潤滑稱為彈性流體動力潤滑。

(3)靠兩平行金屬表面的熱變形效應產生楔形間隙（稱熱楔形）建立油膜。這種油膜一般只在外載荷不大時才有可能形成（如工具機導軌處）。

(4)靠兩表面間的法向擠壓運動建立油膜壓力。如圖1—6所示，上板C以速度礦=dh/dt向下板D作法向接近時，油層中將產生壓力，迫使潤滑油向間隙周圍流出，並支承外載荷，這種油膜稱為擠壓油膜。

如果兩金屬表面間能建立一層完整的流體潤滑膜，則表面問幾乎可以不發生磨損：則表面問幾乎可以不發生磨損。但如果某些條件不完備，則因金屬表面上有粗糙不平，就會產生局部接觸，破壞潤滑膜的連續性。這時的潤滑狀態就不再是完全的流體潤滑，而變為不完全的流體潤滑或邊界潤滑了。

雖然流體潤滑膜通常是十分有用的，但有時它也出現在不希望發生的場合。例如，在潮濕天氣下電氣機車接電桿架與其導線之間形成的水膜會影響其導電性能，雨天汽車輪胎與路面間形成的水膜要影響汽車的驅動和制動性能，這些顯然都是不利的。

潤滑油是套用最廣泛的潤滑劑。在有些高速輕載條件下運轉的機械設備中，也有採用空氣或其它氣體作潤滑劑的，這時我們常稱它為氣體潤滑。但就其實質而言，它也是流體潤滑的一種。