第四章弹流润滑(润滑与润滑原理)
摩擦、磨损与润滑概述
1、摩擦是引起能量损耗的主要原因。
2、摩擦是造成材料失效和材料损耗的主要原因。
3、摩擦学：
关于摩擦、磨损与润滑的学科(Tribology)
4、润滑是减小摩擦和磨损的最有效的手段。
§4-2 摩 擦
一、摩擦的概念：
正压力作用下，相互接触的两物体受切向外力的影 响而发生相对位移，或有相对滑动的趋势时，在接触 表面上就会产生抵抗滑动的阻力－摩擦。
Ff Ar B
Ar Ari A a b
干摩擦理论：
机械理论： 摩擦力是两表面凸峰的机械啮合力的总和。
分子理论： 产生摩擦的原因是表面材料分子间的吸引力作用。
分子-机械理论： 摩擦力是由两表面凸峰的机械啮合力和表
面分子相互吸引力两部分组成。
粘附理论：
阿蒙顿摩擦定律：
第一定律：摩擦力与法向载荷成正比。
R —0.4两粗糙面3.的0 综合不平混度合摩擦
3～4
流体摩擦
( 1 时，不平度凸峰为总载荷的30%)
流体摩擦：
1、定义：
当两摩擦面间的油膜厚度大到足以将两表面的不平凸峰完全 分开，这种摩擦叫液体摩擦。
2、特点：
3～4
①、油分子大都不受金属表面的吸附作用的支配，而能完全移动。
件上。润滑脂还可以用于简单的密封。
常用的润滑装置
常用润滑装置
一、间歇润滑装置
常用润滑装置
一、间歇润滑装置
常用润滑装置
二、间歇润滑装置
§4-5 流体润滑原理简介
英国的雷诺于1886年继前人观察到的流体动压现象流，体润总滑1 结出流体动压润滑理 论。20世纪50年代普遍应用电子计算机之后，线接触弹性流体动压润滑的理论开 始有所突破。
第4章机械零件摩擦
气体润滑剂 液体润滑剂 固体润滑剂 半固体润滑剂
4.3 润滑剂、添加剂
1、润滑油
润滑油
机油：动物油、植物油 矿物油：来源充足、价格低廉、用途广。 化学合成油
评定指标 1）粘度：
① 动力粘度： 油呈层流分布，层与层之间 的摩擦剪应力τ应满足如下关系：
v
y
此式称为牛顿液体流动定律。
η——比例常数，即：流体动力粘度。表征液体内摩擦阻力大小。 单 位：国际单位： Pa.s（帕.秒） 绝对单位： 称为1P（泊） P=0.1Pa.s=100cP(厘泊)
粘着力Fa：两金属表面间互相粘着的凸峰剪断力。 犁刨力Fm：较硬的凸峰在较软的凸峰的犁刨作用。
因此，摩擦力为：
F fFn Fa Fm Fn( fa fm)
干摩擦特点：摩擦系数一般在f=0.1数量级，阻力大、 磨损重、发热高、易胶合、寿命短。
4.1 摩 擦
2、边界摩擦： 两金属表面间由于润滑油与金属表面的吸附作用，
4.3 润滑剂、添加剂
② 运动粘度
(Pa s) (kg / m3)
m2 / s
单 位：St（斯）。 换算关系：1St=1cm2/s=100cSt=10-4m2/s
1cSt=1mm2/s
注：根据国家标准GB443-84规定，润滑油在40℃的运动粘度中心 值作为润滑的牌号。 例如：牌号L-AN5润滑，在40℃时其运 动粘度为5.06cSt.
2)润滑性（油性） ——物理膜 润滑性是指润滑油中极性分子与金属表面吸附形成一层边界油
膜，以减小摩擦和磨损损性能。 适用于低速、重载或润滑不充分的场合。
3）极压性 ——（化学膜） 极压性能是润滑油中加入硫、氯、磷的有机极性化合物事，油
第4章 磨擦 磨损及润滑
工程中常用运动粘度，单位是：St(斯)或 cSt(厘斯)；
润滑油的牌号与运动粘度有一定的对应关系，如：牌号为LAN10的油在40℃时的运动粘度大约为10 cSt。
润滑脂 ：润滑油+稠化剂 润滑脂的主要质量指标是：锥入度，反映其稠度大小。 滴点，决定工作温度。
固体润滑剂 ：石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯等。
二、添加剂
为了提高油的品质和性能，常在润滑油或润滑脂中加入一些 分量虽小但对润滑剂性能改善其巨大作用的物质，这些物质叫添 加剂。
添加剂的作用
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
提高油性、极压性 延长使用寿命 改善物理性能
添加剂的种类
油性添加剂 极压添加剂 分散净化剂 消泡添加剂 抗氧化添加剂 降凝剂 增粘剂
三、润滑方法
润滑油润滑在工程中的应用最普遍，常用的供油方式有： 滴油润滑、浸油润滑、飞溅润滑、喷油润滑、油雾润滑等
具体说明
三、流体静压润滑 流体静压润滑是指借助外部供入的压力油形成的流体膜来承
受外载荷的润滑方式。
具体说明
采用流体静压润滑可在两个静止且平行的摩擦表面间形 成流体膜，其承载能力不依赖于流体粘度，故能用粘度极低 的润滑剂，且既可使摩擦副有较高的承载能力，又可使摩擦 力矩降低。
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详细说明
在设计或使用机器时，应该力求缩短磨合期，延长稳定磨损 期，推迟剧烈磨损的到来。为此就必须对形成磨损的机理有所了 解。
二、磨损的分类
关于磨损机理与分类的见解颇不一致，大体上可概括为：
磨粒磨损 也简称磨损，是外部进入摩擦表面的游离硬颗粒或 硬的轮廓峰尖所引起的磨损。
疲劳磨损
粘附磨损 运
也称点蚀，是由于摩擦表面材料微体积在交变的摩 擦力作用下，反复变形所产生的材料疲劳所引起的 磨损。 也称胶合，当摩擦表面的轮廓峰在相互作用的各点 处由于瞬时的温升和压力发生“冷焊”后，在相对
机械设计第四章：摩擦、磨损与润滑概述
化学吸附膜（化学键）
度影响较大
反应膜:比较稳定
§4-1 摩擦
三、流体摩擦
流体摩擦：指运动副的摩擦表面被流体膜隔开（λ>3～4） 摩擦性质取决于流体内部分子间粘性阻力的摩擦。 摩擦系数最小（f=0.001-0.008），无磨损产生，是理想的 摩擦状态。
四、混合摩擦
混合摩擦：摩擦表面间处于边界摩擦和流体摩擦的混合状 态（=1～3） 。 混合摩擦能有效降低摩擦阻力，其摩擦系数比边界摩擦时 要小得多。 边界摩擦和混合摩擦在工程实际中很难区分，常统称为 不完全液体摩擦。
汽车的磨合期如同运动员在参赛前的热身运动
目的:汽车磨合也叫走合。汽车磨合期是指新车
或大修后的初驶阶段。机体各部件机能适应环境的 能力得以调整提升。新车、大修车及装用大修发动 机的汽车在初期使用阶段都要经过磨合，以便相互 配合机件的磨擦表面进行吻合加工，从而顺利过渡
到正常使用状态。汽车磨合的优劣，会对汽车寿命、
滴油润滑、浸油润滑、飞溅润滑、喷油润滑、油雾润滑等 用于低速 用于高速
§4-3 润滑剂、添加剂和润滑办法
三、润滑方法
滴油润滑、浸油润滑、飞溅润滑、喷油润滑、油雾润滑等
用于低速
用于高速
浸油与飞溅润滑
喷油润滑
油脂润滑常用于运转速度较低的场合，将润滑脂涂抹于需润 滑的零件上。润滑脂还可以用于简单的密封。
思考题：
4—1 4—5 4—10 4—11
§4-1 摩擦
滑动摩擦分为：
干摩擦、边界摩擦、流体摩擦、混合摩擦
一、干摩擦 表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属接触时的摩擦。通 常将未经人为润滑的摩擦状态当作“干摩擦”处理。
§4-1 摩擦
二、边界摩擦
弹性流体动压(力)润滑
弹性流体动压（力）润滑（Elastohydrodynamic Lubrication ，EHL ）弹性流体动力润滑是研究在相互滚动或滚动伴有滑动的两个弹性物体之间的流体动力润滑问题。
大部分的机械运动副，载荷是通过较大的支承面来传递的。
如滑轨、滑动轴承等。
其单位面积受的压力比较小，通常为1～100×105Pa 。
另一些运动副是通过名义上的线接触或点接触来传递载荷的，如齿轮、滚动轴承等。
因接触面积很小，平均单位面积压力很大，接触处的压力可达109Pa 以上。
在这种苛刻条件下，用古典润滑理论计算的油膜厚度与实际情况不符。
与古典理论不一致的原因是：⑴高的压力使油的粘度增大；已不是雷诺方程中假定的“粘度在间隙中保持不变”。
⑵重载使弹性体发生显著的局部变形，也不是雷诺方程假定的“两个固体表面是刚性的”。
由于上述两个效应，剧烈地改变了油膜的几何形状，而油膜形状又反过来影响接触区的压力分布。
因此，解决弹流润滑问题必须同时满足流体润滑方程和固体弹性方程。
凡表面弹性变形量与最小油膜厚度处在同一量级的润滑问题，都属于弹流问题。
3.1刚性滚动体的动压润滑①简化问题在分析齿轮、短圆柱滚子轴承等问题时，常用如图9所示两个圆柱的接触。
从图9（a ）中可得：0h h BC FE =++式中：h 位于x 处的油膜厚度； h 0 最小油膜厚度。
o 1当1ϕ很小时，1ϕ≈1x R ，略去1ϕ2以上的高次项，得：2211122x BC R R ϕ==同理，得则：2012112x h h R R ⎛⎫=++ ⎪⎝⎭如将圆柱对圆柱简化为圆柱对平面，如图9（b ）所示。
设：当量圆柱体的半径11211R R R -⎛⎫=+ ⎪⎝⎭ 。
（即：12111R R R =+）则：202x h h R=+②求解油膜压力与最小油膜厚度的关系假定（在载荷较小的时候可这样假定）： ⑴滚动体是刚性的，不考虑接触变形；⑵润滑油（流体）是等粘度的，粘度不随压力而变化； ⑶滚动体相对于油膜厚度为无限长，即不考虑润滑油有垂直于画面的法向流动。
润滑方法基础-润滑原理
润滑方法基础润滑原理第一节概述定义：在相对运动摩擦副之间加入某种具有一定承载能力和低剪切抗力的物质，用来控制或降低摩擦，磨损，以达到降低能耗，延长摩擦副使用寿命的目的，这种方法就称为润滑，这类物质就称为润滑剂．设备合理地润滑是减少摩擦阻力、降低磨损的根本措施，决定机械设备运行效率和使用寿命的主要因素．机械设备不同—工作条件不同—重要程度不同—采用的润滑方法应不同．要求：根据设备实际情况，以相应的润滑原理为依据，采用较为合理的润滑方法和润滑设备进行合理润滑，以达到最佳的润滑效果和投资效益。
掌握各种润滑机理，是进行合理润滑的前提．润滑的作用：1、降低摩擦阻力摩擦副表面之间加入润滑剂，形成润滑剂表面膜，将摩擦副两表面物质的直接作用完全或部分地转变为各表面与润滑剂膜以及润滑剂膜的内部作用；实质：将摩擦副的外摩擦部分地或全部地转变成润滑剂的内摩擦；2、减少磨损润滑剂表面膜的隔离作用，使得摩擦副两表面的直接接触、相互作用的面积、深度、程度都大大降低．3、降低温度和冷却作用1)减摩作用，提高了机械效率，减少摩擦热的产生；2)循环润滑，将—部分摩擦热带走；有效地降低了摩擦副温升，起到了对摩擦副工作表面降温冷却的作用．4、防止腐蚀和保护金属表面润滑剂吸附在金属摩擦剧表面，将金属表面与环境的有害介质分隔开。
5、清洁冲洗作用利用液体润滑剂的流动性，可以把摩擦面间的磨损微粒或有外来硬质颗粒带走，以减少磨料磨损．润滑剂循环过滤，可以提高冲洗效果。
6、密封作用润滑剂在气缸和活塞之间不但起到减摩的作用，而且由于油膜的存在还能增强密封效果。
润滑脂对于形成密封有特殊的作用，可以防止水湿、灰尘、杂质对摩擦副或机械设备内部的侵入．7、阻尼缓冲减振作用润滑剂充满在摩擦副间隙之间形成润滑剂膜，可以起到缓冲和减振的作用，减少作噪音、冲击负荷．第二节润滑的分类一、根据所采用润滑剂的物质形态可以分为：1、气体润滑润滑材料空气、蒸汽、氮气等，采用高压的方法在摩擦副表面之间形成气体压力润滑膜，达成润滑的目的．如气压导轨、惯性陀螺仪、高速磨头的轴承等。
流体动力润滑
流体润滑的基本原理之流体动力润滑流体润滑研究和发展机器在运动时，运动的零部件之间必定会发生摩擦从而造成磨损，而润滑是减小摩擦、减轻甚至避免磨损的直接措施。
人类进入工业社会以后，润滑已逐渐发展成为一门重要的技术，井已成为工业部门和学术机构重要的研究领域。
19世纪未流体润滑现象被首次发现，几乎同时流体润滑理论也被提出来了。
二战期间军事装备的需求促使润滑技术高速发展，也对润滑理论，持别是流体润滑理论提出了更高的要求。
战后各工业国立即投入大量人力物力，开展有关方面的研究。
现在比较成熟的流体润滑原理主要包括三个方面内容，它们是：1．流体动力润滑2．流体静压润滑3．弹性流体动力润滑流体动力润滑原理1.1：定义流体动力润滑是利用流体的黏附性，使流体黏附在摩擦表面，并在摩擦副做相对运动时被带入两摩擦副的摩擦表面之间。
如果两摩擦副的表面形成收敛的楔形空间，则被带入摩擦副的两摩擦表面中的流体就会形成一定的压力，这种压力会随着摩擦副的运动速度和流体的粘度发生改变。
当流体的粘度一定时，摩擦副的运动速率越大，则流体形成的压力就越大；当摩擦副的运动速率一定时，流体的粘度越大，则流体形成的压力就越大。
进入摩擦表面的流体会像一个楔子，由于摩擦副在不断的做相对运动，所以会产生一定的压力，迫使流体向楔子一样楔入两摩擦表面，从而将两摩擦表面分隔开来，阻止两摩擦表面直接接触。
简单地说，流体动力润滑是利用相对运动的摩擦表面间的相对速度、流体的粘滞行和摩擦副之间的楔形墙体，迫使流体压缩而产生压力膜将两表面完全分隔开，并依靠流体产生的压力来平衡外载荷。
两个作相对运动物体的摩擦表面，用借助于相对速度和流体的粘滞性而产生的粘性流体膜将两摩擦表面完全隔开，由流体膜产生的压力来平衡外载荷，称为流体动力润滑。
所用的粘性流体可以是液体(如润滑油)也可以是气体(如空气等),相应地称为液体动力润滑和气体动力润滑。
流体动力润滑是依靠表面运动而产生的动力学效应。
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02 润滑材料选择与 性能评价
常用润滑材料介绍
润滑油
矿物油、合成油、动植物 油等，具有降低摩擦、减 少磨损、冷却降温、密封 隔离等作用。
润滑脂
由基础油、稠化剂和添加 剂组成，具有承载能力强、 密封性好、抗水淋性好等 特点。
固体润滑剂
石墨、二硫化钼、聚四氟 乙烯等，适用于高温、低 温、真空等极端工况。
Байду номын сангаас
润滑材料性能指标
粘度
反映润滑油的流动性， 影响润滑效果和油耗。
粘度指数
表示润滑油粘度随温度 变化的程度，粘度指数 越高，粘度受温度影响
越小。
闪点
表示润滑油在高温下的 稳定性，闪点越高，油
品的热稳定性越好。
倾点
表示润滑油在低温下的 流动性，倾点越低，油 品的低温流动性越好。
润滑材料选用原则
01
根据机械设备的工作条 件（温度、压力、速度 等）选用合适的润滑材 料。
建立设备润滑信息化管理系统，实现设备润 滑数据的实时采集、分析和共享，提高设备 润滑管理的效率和准确性。
04 环保与节能型润 滑剂发展趋势
环保型润滑剂市场需求
严格的环境法规推动 环保型润滑剂需求增 长。
工业企业对环保生产 的重视，增加对环保 型润滑剂的使用。
消费者对环保产品的 偏好提高，推动市场 需求。
磨损类型
粘着磨损、磨粒磨损、疲 劳磨损和腐蚀磨损。
润滑剂分类与特性
油性
粘度
反映液体润滑剂内摩擦力的大小， 影响润滑效果和使用寿命。
反映液体润滑剂在金属表面吸附 能力的大小，影响抗磨性能。
极压性
反映液体润滑剂在极端条件下防 止金属表面擦伤和烧结的能力。
润滑剂分类
润滑的的基本原理
润滑的的基本原理一、润滑的作用（1）减磨作用：在相互运动表面保持一层油膜以减小摩擦，这是润滑的主要作用。
（2）冷却作用：带走两运动表面因摩擦而产生的热量以及外界传来的热量，保证工作表面的适当温度。
（3）清洁作用：冲洗运动表面的污物和金属磨粒以保持工作表面清洁。
（4）密封作用：产生的油膜同时可起到密封作用。
如活塞与缸套间的油膜除起到润滑作用外，还有助于密封燃烧室空间。
（5）防腐作用：形成的油膜覆盖在金属表面使空气不能与金属表面接触，防止金属锈蚀。
（6）减轻噪音作用：形成的油膜可起到缓冲作用，避免两表面直接接触，减轻振动与噪音。
（7）传递动力作用：如推力轴承中推力环与推力块之间的动力油压。
二、润滑分类1．边界润滑两运动表面被一种具有分层结构和润滑性能的薄膜所分开，这层薄膜厚度通常在0.1µm以下，称边界膜。
在边界润滑中其界面的润滑性能主要取决于薄膜的性质，其摩擦系数只取决于摩擦表面的性质和边界膜的结构形式，而与滑油的粘度无关。
2．液体润滑两运动表面被一层一定厚度（通常为1.5μm～2μm以上）的滑油液膜完全隔开，由液膜的压力平衡外载荷。
此时两运动表面不直接接触，摩擦只发生在液膜界内的滑油膜内，使表面间的干摩擦变成液体摩擦。
其润滑性能完全取决于液膜流体的粘度，而与两表面的材料无关，摩擦阻力低、磨损少，可显著延长零件使用寿命。
这是一种理想的润滑状态。
1）液体动压润滑动压润滑由摩擦表面的几何形状和相对运动，借助液体的动力学作用，形成楔形液膜产生油楔压力以平衡外载荷。
如图5-1所示，在正常运转中，只要供油连续，轴颈就会完全被由润滑油动力作用而产生的油楔抬起，同时在轴承与轴颈之间形成一定偏心度，轴颈所受负荷由油楔中产生的油压所平衡。
此油楔的形成与其产生的压力主要与以下因素有关：图5-1 楔形油膜的形成（1）摩擦表面的运动状态：转速越高，越容易形成油楔。
（2）滑油粘度：粘度过大，则难以涂布。
（3）轴承负荷：负荷越高，越难以形成油楔。
摩擦作业-弹性流体动力润滑理论
弹性流体动压润滑理论—线接触问题的研究一、流体润滑状态润滑的日的是在摩擦表面之间形成低剪切强度的润滑膜，用它来减少摩擦阻力和降低材料磨损．润滑膜可以是由液体或气体组成的流体膜或者固体膜。
根据润滑膜的形成原理和特征，润滑状态可以分为：(1)流体动压润滑；(2)流体静压淀滑；(3)弹性抗体动压润滑；(4)边界润滑；(5)干摩擦状态等五种基本类型。
表1—1列出了各种润滑状态的基本特征。
表各种润滑状态的基本特征图膜厚度与粗糙度各种润滑状态所形成的润滑膜厚度不同，但是单纯由润滑膜的厚度还不能准确地判断润滑状态；尚须与表面粗糙度进行对比．图l—1列出润泽胶厚度与粗糙度的数量级．只有当润滑胜厚度足以超过两表面的粗糙峰高度时，才有可能完全避免峰点接触而实现全膜流体润滑，对于实际机械中的摩擦副，通常总是几种润滑状态同时存在，统称为混合润滑状态。
二、弹性流体动压润滑理论对于刚性表面的流体润滑，通常称为流体动压润滑理论；而对于弹性表面的润滑问题，还需要加入弹性变形方程，因此称为弹性流体动压润滑理论。
弹性流体动压润滑理论（Elasto-Hydrodynamic Lubrication）简为弹流体润滑称（EHL或EHD），它主要研究点线接触摩擦副的润滑问题。
由于这类问题的主要特点是：由于摩擦副的载荷集中作用，接触区内的压力很高，因而在润滑计算中要考虑接触表面的弹性变形和润滑刘的粘压效应。
在1949提出的弹流体润滑入口区分析方法，首次将Reynolds流体润滑理论和Hertz弹性接触理论联系起来处理弹流体润滑问题，并提出线接触等温弹流体润滑问题的近似解。
2.1线接触的弹性变形2.1.1Hetrz接触理论Hetrz接触理论讨论了一个弹性圆柱和刚性平面线接触时的压力分布和弹性变形情况。
如图12—1点划线表示半径为R的弹性圆柱与刚性平面在无载荷条件下相互接触的情况。
当施加载荷W以后，两表面相互挤压而产生位移，此时变形后的情况如图12—l中的实线所示。
第四章-摩擦磨损和润滑概述
1、按摩擦机理不同分为： 外摩擦
内摩擦：在物质的内部发生的阻碍分子之间相对运动的现象。 外摩擦：在相对运动的物体表面间发生的相互阻碍作用现象。
静摩擦 2、按运动的状态不同分为：
动ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ擦
滑动摩擦 3、按运动的形式不同分为：
滚动摩擦
干摩擦
4、滑动摩擦按润滑状态不同分为： 边界摩擦 流体摩擦
二、磨损的分类：
磨损类型
按磨损机理分
按磨损表面外 观可分为
磨粒磨损 粘附磨损 疲劳磨损 冲蚀磨损 腐蚀磨损 微动磨损
点蚀磨损 胶合磨损 擦伤磨损
三、磨损的机理：
磨粒磨损
磨损类型：
粘附磨损 疲劳磨损 冲蚀磨损
腐蚀磨损
微动磨损
磨粒磨损—也简称磨损，外部进入摩擦面间的游离硬颗粒（如 空气中的尘土或磨损造成的金属微粒）或硬的轮廓峰尖在软材 料表面上犁刨出很多沟纹时被移去的材料，一部分流动到沟纹 两旁，一部分则形成一连串的碎片脱落下来成为新的游离颗粒， 这样的微粒切削过程就叫磨粒磨损。
三、磨损的机理：
磨粒磨损
磨损类型：
粘附磨损 疲劳磨损 冲蚀磨损
腐蚀磨损
微动磨损
粘附磨损—也称胶合，当摩擦表面的轮廓峰在相互作用的各点 处由于瞬时的温升和压力发生“冷焊”后，在相对运动时，材 料从一个表面迁移到另一个表面，便形成粘附磨损。严重的粘 附磨损会造成运动副咬死。
三、磨损的机理：
磨粒磨损
磨损类型：
（1）润滑是减小摩擦、减小磨损的最有效的方法； （2）合理选择摩擦副材料； （3）进行表面处理； （4）注意控制摩擦副的工作条件等。
§4-3 润滑剂、添加剂和润滑方法
润滑：在两个摩擦表面之间加入润滑剂，以减小摩擦和磨损。 此外，润滑还可起到散热降温，防锈、防尘，缓冲吸振等作 用一。、 润滑剂 凡是能减小摩擦阻力，减小磨损的物质都可作为润滑剂。 1、润滑剂的分类
弹流润滑与薄膜润滑转化关系的研究
弹流润滑与薄膜润滑转化关系的研究弹流润滑与薄膜润滑是两种不同的摩擦学现象。
弹流润滑发生在两个表面之间存在一定的弹性变形时，而薄膜润滑则是液体或气体在两个表面之间形成的薄膜中产生的摩擦减少现象。
这两种润滑现象之间存在转化关系，当材料表面光洁度较高，同时润滑剂含量充足时，弹流润滑会转化为薄膜润滑。
这种转化关系实际上是由润滑剂分子在表面形成的薄膜层起到的。
润滑剂分子在表面形成的薄膜层可以减轻表面之间的接触压力，从而降低摩擦系数。
当润滑剂分子在表面形成的薄膜层足够厚时，这种润滑现象就会转化为薄膜润滑。
因此，如何让润滑剂分子在表面形成足够的薄膜层是实现弹流润滑到薄膜润滑转化的关键。
同时，润滑剂分子的类型、含量以及溶液浓度等因素也会影响润滑效果和转化的速率。
在实际应用中，研究弹流润滑与薄膜润滑的转化关系可以为优化润滑剂的配方、提高材料性能和延长设备寿命提供理论依据和实践指导。
因此，该领域的研究具有重要的实际应用价值。
除了润滑剂的配方和含量外，材料表面的光洁度也是影响弹流润滑和薄膜润滑转化的关键因素之一。
表面光洁度越高，弹流润滑到薄膜润滑的转化就越容易发生。
同时，材料表面的化学性质和形貌也会影响润滑剂分子在表面形成的薄膜层的稳定性和厚度。
为了研究弹流润滑与薄膜润滑的转化关系，在实验中通常采用摩擦学测试仪等设备进行实验。
通过改变润滑剂的类型、含量以及材料表面的光洁度和形貌等因素，可以研究它们对弹流润滑和薄膜润滑转化的影响。
此外，为了更加深入地研究润滑现象，还可以利用表面分析技术来观察表面润滑剂分子的分布和稳定性。
总之，弹流润滑与薄膜润滑转化是摩擦学领域中的热点研究方向，其对于润滑剂的开发、材料设计和设备维护等方面都具有重要意义。
随着技术的不断进步和实验方法的不断改进，相信我们对于这种转化关系的理解和掌握将会更加深入和全面。
除了润滑剂的配方、含量和材料表面的光洁度和化学性质外，温度和压力等操作条件也会影响弹流润滑和薄膜润滑的转化。
流体润滑(弹流润滑)
A
F F F F
B
设计：潘存云
两平形板之间不能形成压力油膜！
如两板不平行板。板间间隙呈沿运动方向由大到小呈收敛楔形分布，且 板A有载荷。 当板A运动时，两端速度若程虚线分布，则必然进油多而出油少。由 于液体实际上是不可压缩的，必将在板内挤压而形成压力，迫使进油端 的速度往内凹，而出油端的速度往外鼓。进油端间隙大而速度曲线内凹， 出油端间隙小而速度曲线外凸，进出油量相等，同时间隙内形成的压力 与外载荷平衡，板A不会下沉。这说明了在间隙内形成了压力油膜。这 种因运动而产生的压力油膜称为动压油膜。这种由于粘性的流体润滑介 质流入楔形润滑收敛间隙而造成的动压力效应就叫流体动力润滑的楔形 效应。
2.流体动压润滑 在两个做相对运动物体的摩擦表面上，借助于摩擦表面的几何形状和 相对运动而产生具有一定压力的粘性流体膜，将两摩擦表面完全隔开， 由流体膜产生的压力来平衡外载荷。 流体动压润滑膜压力，通常由以下四个效应决定： 动压效应（主要） 挤压效应 伸缩效应 变密效应 平行板。板B静止，板A以速度v向左运 动，板间充满润滑油，无载荷时， 液 体各层的速度呈三角形分布，进油量 与出油量相等，板A不会下沉。但若板 A有载荷时，油向两边挤出，板A逐渐 下沉，直到与B板接触。
边界润滑状态，平均润 滑膜厚h与表面的复合粗 糙度 的比值λ趋于0(小于 0.4～1)，典型膜厚在150nm时，摩擦表面微凸 体接触增多，润滑剂的 粘度对降低摩擦所起作 用很小，几乎完全不起 作用，载荷几乎全部通 过微凸体以及边界润滑 膜承担。
混合润滑状态，平均润 滑膜厚h与摩擦副表面 的复合粗糙度 的比值λ 约为3，典型膜厚在 1μm以下，此时摩擦表 面的一部分被流体润滑 膜隔开，承受部分载荷， 也会发生部分表面微凸 体的接触，以及有边界 润滑膜承受部分载荷。
濮良贵《机械设计》章节题库(摩擦、磨损及润滑概述)【圣才出品】
第4章摩擦、磨损及润滑概述一、选择题1．温度升高时，滑润油的粘度（）。
A．随之升高B．随之降低C．保持不变D．可能升高也可能降低【答案】B【解析】润滑油的粘度随温度和压力而变化，润滑油的粘度一般随温度的升高而降低。
2．为了减轻摩擦表面的疲劳磨损，下列措施中（）不是正确的措施。
A．合理选择表面粗糙度B．合理选择润滑油粘度C．合理选择表面硬度D．合理控制相对滑动速度【答案】D【解析】疲劳磨损是指由于摩擦表面材料微体积在重复变形时疲劳破坏引起的机械磨损。
与相对滑动速度无关。
3．粘度较低的润滑油适合（）的场合。
A．载荷较大B．速度较高C．温度较高D．表面粗糙度较大【答案】B【解析】载荷较大，工作温度较高时宜选用高黏度的润滑油；速度较高的场合宜选用黏度较低的润滑油。
4．流体的粘度是指流体的（）。
A．强度B．刚度C．流动阻力D．油性【答案】C【解析】粘度是流体流动时内摩擦力的量度。
5．润滑油牌号L-AN100中的100是表示这种润滑油（）的平均值。
A．动力粘度B．条件粘度C．运动粘度D．闪点【答案】C【解析】牌号采用的是润滑油在40°C时的运动粘度中心值。
6．两相对滑动的接触表面，依靠吸附的油膜进行润滑的摩擦状态称为（）。
A．液体摩擦B．干摩擦C．混合摩擦D．边界摩擦【答案】D【解析】当运动副的摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开、摩擦性质取决于边界膜和表面的吸附性能时的摩擦称为边界摩擦。
二、填空题1．根据磨损机理，磨损可分为______、______、______和______。
【答案】粘附磨损；磨粒磨损；疲劳磨损；流体侵蚀磨损【解析】粘着磨损是零件运转过程中，表面微凸体发生接触导致的材料转移；磨粒磨损是由于磨粒在金属表面产生微切削导致的磨损现象；疲劳磨损是摩擦表面材料微体积在重复变形时疲劳破坏而引起的机械磨损；流体侵蚀磨损是指由液流或气流的冲蚀作用引起的机械磨损。
2．一个零件的磨损大致可以分为______磨损、______磨损、______磨损三个阶段，在设计或使用时，应力求______、______、______。
流体润滑(弹流润滑)
两个弹性圆柱的接触，可等效于一当量圆柱和一刚性平面的接触问题，因此 在弹流润滑的研究中，可以将接触区视为平面。
等效圆柱
刚性平面
为了分析弹性流体动压润滑机理，首先观察一下对偶表面干接触时的情况。 如图所示模型是弹性圆柱体与一刚性平面干接触的情况。在载荷作用下，弹性 圆柱体发生弹性变形，使线接触变成了小面积接触，载荷所造成的接触压力常 称为赫兹压力，其分布情况是在接触区域内成抛物线形分布，中间的压力最高 而至边缘降低为零。
几种摩擦的界限常以膜厚比来大致估计：
hmin R R
2 q1 2 q2
式中：hmin——最小公称油膜厚度，m
Rq1 ——接触表面轮廓的均方根偏差，m
Rq2 ——接触表面轮廓的均方根偏差，m
≤0.4,干摩擦 ≤1，边界摩擦； ＝1～3，混合摩擦； ＞3，流体摩擦
不同润滑状态下的摩擦因数
膜厚比对滚动轴承疲劳寿命的影响
干摩擦——最不利
弹性变形
边界摩擦——最低要求
弹性变形
塑性变形 塑性变形
混合摩擦——比较好
边界膜 边界膜
流体摩擦——最好
液
边界膜
液体
流体润滑定义：在适当条件下，摩擦副的摩擦表面由一层具有一定厚度的
粘性流体完全分开，由流体的压力来平衡外载荷，流体层中的分子大部分不受 金属表面离子、电子场的作用而可以自由地移动。这种状态称为流体润滑。流 体润滑的摩擦性质完全取决于流体的粘性，而与两个摩擦表面的材料无关。
流体润滑的优点：摩擦阻力低，摩擦系数低（0.001～0.008），磨损降低。
流体润滑的分类：流体静压润滑、流体动压润滑和弹性流体动压润滑。
1.流体静压润滑
流体静压润滑又称外供压润滑，是用外部的供油装置，将具有一定压力 的润滑剂输送到支承中去，在支承油腔内形成具有足够压力的润滑油膜，将所 支撑的轴或滑动导轨面等运动件浮起，承受外力作用。因此运动件在从静止状 态直至在很大的速度范围内都能承受外力作用，
第四章流体润滑原理
第四章流体润滑原理概述用具有润滑性的一层膜把相对运动的两个表面分开，以防止这些固体表面的直接接触，并使滑动过程中表面间的摩擦阻力尽可能减小，表面的损伤尽量减低，这就是润滑。
根据分隔固体表面的材料不同，润滑可分为以下三类：①流体润滑：摩擦副两表面间被具有一定粘度的流体完全分开。
将固体间的外摩擦转化为流体的内摩擦。
②边界润滑：摩擦界面上存在着一层具有良好润滑性的边界膜，但不是介质的膜。
相对于干摩擦来说，边界润滑具有比较低的摩擦系数，能有效地减轻接触表面的磨损。
③固体润滑：广义来说，固体润滑也是一种边界润滑。
就是用摩擦系数比较低的材料（固体润滑剂或固体润滑材料），在摩擦界面上形成边界膜，以降低接触表面的磨损和摩擦系数。
对于流体润滑的系统研究约在19世纪末逐渐展开。
1883年塔瓦（Tower）发现了轴承中的流体动压现象。
彼得洛夫（Петров）研究了同心圆柱体的摩擦及润滑。
随即雷诺（Reynold）应用了数学和流体力学的原理对流体动压现象进行了分析，发表了著名的雷诺方程。
为流体动力润滑奠定了基础。
后来一些科学家，在求解雷诺方程，以及将雷诺方程应用于工程实际中作出了贡献，并解决了很多雷诺方程假设以外的问题，。
对于线接触及点接触的滚动件，在重载条件下的润滑问题，考虑了接触零件表面间的弹性变形及润滑剂的粘-压效应。
于20世纪中叶，格鲁宾（Грубин）提出了著名的弹性流体动力润滑的计算公式。
以后的道松（Dowson）郑绪云（Cheng）温诗铸等的进一步发展，使弹性流体动力润滑理论日趋成熟。
随着科学技术的发展，流体润滑中的紊流、惯性、热效应等以及非牛顿流体润滑等问题也展开了研究。
流体润滑定义：在适当条件下，摩擦副的摩擦表面由一层具有一定厚度的粘性流体完全分开，由流体的压力来平衡外载荷。
流体层中的分子大部分不受金属表面离子、电子场的作用而可以自由地移动。
这种状态称为流体润滑。
流体润滑的摩擦性质完全取决于流体的粘性，而与两个摩擦表面的材料性质无关。
润滑基础及弹流简介
10.2.1 已知的有关参数
今讨论两个无限长圆柱间的润滑（模拟滚子轴承和齿轮曲率圆接触）,在油压作 用下，两圆柱发生变形，油膜形状如图所示。我们的目的是求最小膜厚和中心膜厚。 在线接触弹流中的有量纲参数主要有： RR “+” ， “-”分别用于两圆心在 R = 1 2 —有效半径， R1 , R 2 分别为两圆半径； R1 ± R 2 接触点两侧或同侧。
10.2 弹性流体动力润滑(简称弹流）
弹流主要指点、线接触间的润滑，如齿轮、 凸轮及滚动轴承的。 能否形成全膜人们极为重视 （举例远洋巨轮齿轮无磨损） ，这就有了弹流。 它不仅考虑流体动力润滑， 还要考虑两面的弹性 变形和油的粘压效应。它分四种润滑状态，每种 都有不同的油膜厚度公式。各式局限性很强，不 能通用，否则会产生很大误差（可达 500%） 。作 者针对这一问题，提出了线接触弹流膜厚的统一公式（1985.7.在东京国际会议上发表； 1989 年在《Wear》上又发表了中心膜厚公式。1996 年被《机械工程手册》第四卷收录， 被称为张鹏顺公式，并结合齿轮和滚子轴承举例说明） 。下面予以介绍：
《机械设计》讲稿
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第十章
10.1
润滑基础及弹流简介
润滑的基本知识和基本理论
10.1.1 基本概念
摩檫 运动副运动时接触面间产生摩檫和磨损。分滚动摩檫和滑动摩檫。 润滑 是给接触面间加入润滑剂，以减少摩檫和磨损。可分为全膜和部分膜润滑。 ㈠ 全膜润滑 两面完全被流体膜分开。人们期望在重要机件的润滑都能呈现全膜。 按成膜方式分： 1.流体动力（压）润滑 靠两面的形状，相当高的速度和流体自动成膜。又可分： ① 一般流体动力润滑 即低副间的润滑。如滑动轴承和导轨（举例水电机轴承） 。 ② 弹性流体动力润滑（简称弹流） 即高副间的润滑，与前者不同之处在于多考 虑了接触面的弹性变形和流体的粘压效应。如齿轮，滚动轴承（举例）和凸轮的润滑。 2.流体静压润滑 流体靠外加压力供给而成膜。用于低速、轻载、精密机械上。 ㈡ 部分膜润滑（或称混合润滑等） 两面间有部分接触，也有油膜（如低速、轻载、 不重要的机械上，例如手动、农业机械等） 。