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1. 2油氣潤(rùn)滑原理

油氣潤(rùn)滑是氣液兩相流體冷卻潤(rùn)滑的一種簡(jiǎn)稱(chēng)。油氣潤(rùn)滑的潤(rùn)滑原理是建立在彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑理論基礎(chǔ)之上，潤(rùn)滑油以壓縮空氣為動(dòng)力，沿著輸送管壁波浪形地向前移動(dòng)。管道中潤(rùn)滑油和壓縮空氣不會(huì)融合，只會(huì)維持自己的相態(tài)，形成紊流狀的油氣混合流。管道中潤(rùn)滑油不會(huì)被壓縮空氣打散，而是被壓縮空氣帶動(dòng)潤(rùn)滑油在管道內(nèi) 壁上旋轉(zhuǎn)地向前移動(dòng)。如圖2.1所示，潤(rùn)滑油具有粘性，在附壁效應(yīng)與離心力的雙重作用下粘附于管壁四周的潤(rùn)滑油之間存在間隙；管道內(nèi)壁上的潤(rùn)滑油滴被壓縮空氣吹散，然后變薄，慢慢地形成一層連續(xù)、輕薄、勻稱(chēng)的環(huán)狀油膜。這種潤(rùn)滑方式可以把連續(xù)的、均勻的微量環(huán)狀油膜輸送到需要潤(rùn)滑的位置，在摩擦副表面可以形成連續(xù)的油氣兩相膜來(lái)阻止摩擦面的直接接觸，在油氣潤(rùn)滑中壓縮空氣不僅作為動(dòng)力源，也對(duì) 潤(rùn)滑點(diǎn)起到了冷卻的作用。

1. 3彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑基本方程

1. 3. 1潤(rùn)滑油粘度與壓力的方程

在高壓條件下，潤(rùn)滑油的粘度與壓力的變化相關(guān)，壓力越高，變化越明顯，如在擠壓時(shí)。在這種情況下，？/就不能看出常數(shù)，而有明顯的壓粘效應(yīng)。

^ 一壓力特性系數(shù)，其值隨油品和溫度等條件而異，見(jiàn)表2.1。

表2.1精制礦物油的粘壓系數(shù)《 (10^_8m²/N)

Table2.1 Stick pressure coefficient of refined mineral oil OC (10"⁸m²/N)

溫度		環(huán)烷基			石蠟基
°c	錠子油	輕機(jī)油	重機(jī)油	輕機(jī)油	重機(jī)油	氣缸油
30	2.1	2.6	2.8	2.2	2.4	3.4
60	1.6	2.0	2.3	1.9	2.1	2.8
90	1.3	1.6	1.8	1.4	1.6	2.2

2. 3. 2普遍形式的Reynolds方程

1886年Reynolds (雷諾）首先提出了反映潤(rùn)滑膜產(chǎn)生承載能力的基本方程是流體動(dòng)力潤(rùn)滑方程，又稱(chēng)Reynolds方程。但由于Reynolds原來(lái)發(fā)表的方程并不能完全適用于彈流潤(rùn)滑研宄的需要。為此，人們又推導(dǎo)出來(lái)更為普遍適用的Reynolds方程。在圖2.2所示的坐標(biāo)中，做出了以下的假設(shè)條件：

(1) 潤(rùn)滑油是牛頓流體，遵守牛頓粘性定律；

(2) 油膜厚度小于與其接觸的固體表面曲率半徑，且相差甚遠(yuǎn)；

(3) 在油膜與固體的接觸表面在沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)；

(4) 油膜受粘性剪切力、慣性力和其它體積力，但由于慣性力和體積力微小可忽

(5) 油膜厚度甚薄，可以認(rèn)為沿z方向油膜壓力保持不變，即i = 0;

(6) 只考慮^和^這兩個(gè)速度梯度；

2. 4. 3角接觸球軸承油氣潤(rùn)滑最小油膜厚度計(jì)算

閏通海，何立東對(duì)油氣潤(rùn)滑的做了深刻的研宄，他們提出了關(guān)于油氣潤(rùn)滑新的概念，認(rèn) 為潤(rùn)滑膜為氣液兩相潤(rùn)滑膜。

(1) 氣液兩相流等效粘度

潤(rùn)滑效果與潤(rùn)滑油的粘度特性有著緊密的聯(lián)系，潤(rùn)滑油中混入氣泡后，潤(rùn)滑油的粘度特性會(huì)發(fā)生改變，19世紀(jì)初期專(zhuān)家們就開(kāi)始研究?jī)上嗔鞯奶匦砸?guī)律。在研宄過(guò)程中，一些專(zhuān)家認(rèn)為潤(rùn)滑油內(nèi)混入氣泡粘度會(huì)降低，另一些專(zhuān)家認(rèn)為混入的氣泡會(huì)增加潤(rùn)滑油粘度。專(zhuān)家們奮力地研宄油氣兩相流粘度的改變規(guī)律。

研究中認(rèn)為油氣兩相流的模型是分散相和連續(xù)相混合而成的。連續(xù)相為流體；分散相是顆粒狀的，其形態(tài)可以是氣態(tài)、液體或固態(tài)。油氣兩相流可以看成分散相顆粒混入到了連續(xù)相流體中，這種兩相流流體沿壁面移動(dòng)時(shí)，兩相流內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)阻力變大，使兩相流的粘度增大。

在推導(dǎo)兩相流等效粘度的過(guò)程中，Eenstein提出了下面的假設(shè)條件：（1)分散相顆粒為剛性小球，小球半徑與整個(gè)連續(xù)相的體積相比十分微小，所以省略掉壁面效應(yīng);

(2) 顆粒體積濃度低，而且彼此之間有較大空隙；（3)連續(xù)相和分散相之間忽略流體動(dòng)力影響；（4)顆粒附著在連續(xù)相流體上，彼此之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)；（5)忽略?xún)上嗔鲬T 性作用。

對(duì)于潤(rùn)滑來(lái)說(shuō)，潤(rùn)滑劑的性能最為重要。粘度是評(píng)估潤(rùn)滑劑性能的最佳參數(shù)。潤(rùn) 滑劑粘度過(guò)低，不利于油膜的形成而且也難以承受負(fù)載；粘度過(guò)高，潤(rùn)滑膜耗損過(guò)大，運(yùn)動(dòng)溫度提高。從公式(2.30)可以看出，單項(xiàng)流粘度小于兩相流的粘度，而且兩相流的粘度與兩相流中空氣小氣泡的相對(duì)體積濃度有必然聯(lián)系，兩相流的粘度隨體積濃度的增加而增大。

通過(guò)上述給定數(shù)值的結(jié)果分析可知，油氣兩相流體潤(rùn)滑的兩相膜厚度比單相流體油膜厚度大。兩相流中空氣相對(duì)體積含量的增加，有利于潤(rùn)滑膜的形成，油膜厚度也得到提升，減少了油膜破損的概率，有效減輕了表面間的摩擦，強(qiáng)化了潤(rùn)滑效果。

2. 5本章小結(jié)

本章介紹了彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑的發(fā)展過(guò)程和油氣潤(rùn)滑原理。研宄了彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑的基本方程，提出了最小油膜厚度的數(shù)值解公式和最小油膜厚度的計(jì)算步驟。并且通過(guò)對(duì)油氣兩相膜中的等效粘度的計(jì)算和定量分析，得出了油氣潤(rùn)滑潤(rùn)滑膜比普通油潤(rùn)滑潤(rùn)滑膜相比，厚度顯著加厚。兩相流中壓縮空氣相對(duì)體積含量的增加，有利于潤(rùn)滑膜的形成，潤(rùn)滑膜的厚度變大，減小滾動(dòng)體和滾道表面直接接觸幾率，使彼此之間摩擦現(xiàn)象得到緩解，潤(rùn)滑效果更好。

本文采摘自“數(shù)控加工中心主軸軸承油氣潤(rùn)滑機(jī)理研究”，因?yàn)榫庉嬂щy導(dǎo)致有些函數(shù)、表格、圖片、內(nèi)容無(wú)法顯示，有需要者可以在網(wǎng)絡(luò)中查找相關(guān)文章！本文由伯特利數(shù)控整理發(fā)表文章均來(lái)自網(wǎng)絡(luò)僅供學(xué)習(xí)參考，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明！

油氣潤(rùn)滑原理和彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑基本方程

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