第9章-弹性流体动压润滑

第9章弹性流体动压润滑9-1概述„弹性流体动力润滑(EHL)-——是研究点、线接触摩擦副的流体动力和润滑问题，（这类问题不同于滑动轴承，导轨等面接触问题）„点、线接触应力可达1GPa以上，按前述经典理论不可能实现流体润滑。„两个主要效应：①高压使粘度增大；相互影响，同时满足润滑方程②重载产生弹性变形；和固体弹性方程„从广义上说：凡是表面弹性变形量和最小油膜厚度处在同一量级上的润滑问题，都属于弹流问题。9-2点、线接触润滑理论的有关问题„当量曲率半径FEBChhm++=.........!4!21(1(cos41211111−+−−=−=ϕϕϕRRRBC11xRϕ≈由于（略去2ϕ以上高次项），1221122RxRBC==ϕ222xFER=同理：21211()2mxhhRR∴=++⇒+=Rxhhm2212111RRR=+当量„刚性线接触润滑理论——马丁方程„MartinHM.最早以经典润滑理论分析了线接触润滑问题。„假定：①滚动体为刚性，不考虑其接触变形②润滑油粘度为常数，不考虑粘度的影响③滚动体为无限宽，不考虑润滑油在宽度方向上的流动„应用一维Reynolds方程)(123*0hhhUdxdp−=η边界条件：0,=−∞=px*xx=0,0==dxdppWURhm09.4η=求得：（接近于轻载情况）通用于材料成型加工中)(2121UUU+=其中：21111RRR+=„润滑油的压粘效应——布洛克方程„润滑油粘度与压力的关系（等温条件下）peαηη0=)(123*0hhhUedxdpp−=∂η∫=ρηη00)(pdpq引入诱导压力：1(1)pqeα−∂⇒=−代入Reynolds方程得：)(123*0hhhUdxdq−=η3/23/13/20)(66.1αηRUhm=解得：„弹性变形——赫列布鲁方程„表面弹性变形较大面粘度变化不大4.02.06.06.00)(32.2EwRUhm′=η适用于表面弹性变形显著，而润滑油粘度变化不大的情况10-3线接触弹性流体动力润滑理论„润滑机理)(122321dxdphhUUqxη−+=0→↑↑→dxdp在接触区中，∵压力122xUUqh+∴=⇒油膜等厚↑↑dxdp近出口处，xq↓h为保持不变，出现颈缩现象→形成二次压力峰典型的弹流润滑接触区分为三个部分：进口区建立油膜，赫兹压力区承载，出口区卸载。整个过程大约几个毫秒，润滑油从液体-类固体-液体„艾特尔——格鲁宾理论（弹性圆柱与刚性平面相配合）∵在高压区0→↑→−pepαα11(1)pqeααα−∴=−≈0dpdx∴=0*hhh==（等厚度油膜）11/111/111/411/800)(95.1WERUh′=αη（使用于重载弹流润滑的平均油膜厚度）075.0hhm=考虑颈缩：„道森理论„DowsonD.和HigginsonGR.50.60年代提出的„根据前述理论，用计算机求解„假设油不可压缩，没有侧泄，忽略热效应Reynolds方程：3012hhhUdxdp−=η压粘方程：peαηη0=弹变方程：∫+−′−=212)ln()(2SSCdxsxspEvπ膜厚方程：δ++=Rxhh220„数值解：①假定油膜几何形状，用Reynolds方程求压力分布②压力分布积分弹性方程得位移分布和油膜形状③用逆解法求给定压力分布下油膜形状„得两平行圆柱线接触时的最小油膜厚度公式为：13.003.043.054.07.00)(65.2WERUhm′=αη10-4影响压力分布和油膜形状的诸因素„压粘效应和弹性变形A:b:c:d=1:1.5:3.5:40计算条件：R=2m;U=1m/Sηo=0.13Pa.S;E=1.08×1011N/m2γ=0.3а=2.4×10-8m2/N„载荷的影响载荷增大时，赫兹压力区增大，而油膜厚度变化不大„材料的影响弹性模量影响油膜厚度和二次压力峰，但由于材料的弹性模量相差不大，故油膜厚度收材料的影响很小。„速度的影响„随速度的增加，压力分布逐渐偏离赫兹接触区，速度越大，理论压力偏离赫兹压力区越大，尾部压力峰值超过赫兹压力也越大，位置也从出口移向进入区。„随速度增加，油膜厚度增大，颈缩部分占赫兹区的比例增大。„温度的影响„一方面：温度升高，使润滑油的粘度下降，使油膜厚度下降；„另一方面：温升时产生热楔作用，又使油膜厚度增大；„两者综合：油膜厚度趋于减小。„油的可压缩性影响弹流润滑要考虑润滑油的可压缩性可压缩性使尾部的压力峰值向出口方向推移；峰值也减小THEEND