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1、附录1润滑和轴颈轴承在液体中轴颈轴承支承垂直于轴线的压力。轴颈轴承是一个在它的轴承座上承载滑动构件的典型的滑动轴承。套筒轴承支承轴线方向上的负载。我们由润滑的论述和轴颈轴承开始。薄膜速度率、粘性、摩擦系数和负载之间的一般的关系现在发展起来。在学习液压润滑理论、轴承的设计和热平衡后研究。轴承所用油和材料的技术也会被考虑。4.2 润滑液首先，润滑剂的作用是降低滑动面的磨擦系数。除此之外，润滑剂覆盖在金属表面一层黏着性分子的薄膜防止污染物腐蚀金属的表面。通常来说，液体、固体和气体都可以当作润滑剂使用。对润滑剂特性分类的简短描述如下。润滑剂生产者应该学习了解润滑剂特殊的应用。液体润滑剂液体润滑剂主要以
2、石油和综合性油为基础。黏性是它们的主要特点，但是其它的特点也是重要的。例如酸度、氧化安定性、腐蚀试验、凝点、滴点和灰分对润滑剂使用者来说是需要特别了解的质量指标。大多数油根据其使用对象而命名,例如压缩机油和轮机油。工作在不同状态下的车辆引擎油根据其粘度和添加剂的成分分类。合成物润滑剂主要来源是聚硅酮。它们有很高的使用温度,很低的倾点和很高的自燃温度。因为它们的成本较高，只有当必要时，合成物润滑剂才被使用；举例来说，在航空器的水力控制系统中。水和空气污染油从而禁止在润滑剂中使用。除此之外，机器润滑剂通常工作在空气或者水中。气体润滑剂在高速低污染时是必需的。润滑脂是被加厚(和肥皂混合在一起)且不能
3、单独处于水中的液体润滑剂。矿物油是符合这一条件最普遍的来源。通常润滑脂就被添放到使用其润滑的地方。不像油，润滑脂不能够流通从而且可以起到冷却和清洗的作用；然而，它们工作在旋转条件下；传动机构和轴承在轻负载和断续的工作情况下,用手或者润滑脂枪的添充少量润滑。固体润滑剂固体润滑剂有两种类型：石墨和粉末金属。应用在轴承高温工况下。其它类型包括聚四氟乙烯和一些化学涂料。固体润滑剂可以直接涂抹或者喷在表面。为了粘合在一起，要混合粘着剂。选择混合轴承材料来降低磨损率和磨擦力系数是现代设计和研究的一个热点。4.3 轴颈轴承和润滑的类型轴颈轴承或者套筒轴承受径向的负载。它们有两个基本配件:一个称为轴瓦另一个空
4、心鼓筒或套筒把住轴的,称为轴承座。当实际装载中不需要一个轴承分为两块的时候，可以生产一层圆筒形壳体嵌入体壳内，这种被嵌入的叫做轴承衬。一个全轴颈轴承或所谓的360度轴颈轴承,与整个圆周上的完全的轴承厚度一起加工,如图4.la所描述。分别地,周向的或任何的(通图4.1 （a）完全滑动轴承 （b）部分滑动轴承常是轴线或对角线)槽向的可能被插入上下两片或一片轴承。基本上，油由轴承的中心引进来，以便它将会流动到两端,以此增加流量和起到冷却作用。在大多数的应用中，轴瓦在一个不动的轴承里面旋转(以一个速度n)，而且摩擦是滑动的。然而，轴瓦一般保持不动，而是轴承使其旋转，不是轴瓦使轴承旋转。所有的情况下都需
5、要在灵敏的零配件之间保持一个油膜使摩擦最小,f是切线方向的摩擦系数,将在第4.5节讨论,由轴承支持的负载。在大多数工作情况下，使用套筒轴承。轴承运行的两个典型的工作状态如下。汽车在数以千里的行驶中发动机引擎的曲柄轴和连杆轴承必须可在高温和变化的压力下运行。应用于汽涡轮机和发电机组的轴颈轴承必须有高可靠性。气体动压、静压轴承添充空气做润滑剂,承受轻负载的高速轴。例如在气体循环机械，陀螺罗盘和高速的合金钻头中。同样,当负载比较轻或者工作相对不重要时,不能润滑的地方必然要用塑料轴承。当轴承所承受的负载总是在放射状上的一个方向的时候，处理的方法是圆周向上只这一部分被加固。通常，油帽放置在圆周的结合处。
6、用角度来描述一部分轴承的角长度。轨道货车车轴轴承是一个实例。余隙为零的的轴承即是一个适合的轴承。零余隙意味轴颈的半径和轴承是相等的。我们只考虑更通常的完全润滑轴承。润滑原理根据摩擦面间油膜形成的原理，可把润滑分为流体动力润滑及流体静力润滑。轴承通常依照其润滑的形式而使用。为了尽可能准的对润滑轴认识,需要考虑轴速度n和轴颈轴承的磨擦系数f之间的实验式曲线从而决定（图4.2）。明显地，图形中曲线的数值依赖于轴承的设计特征。注意，轴承启始或者停工操作在接口条件之下。慢速条件下，磨擦系数在接口润滑的区域中保持一致。n增加时，混合润滑状态开始，而且f快速下降直到流体动力润滑开始。在高速的情况下，f上升得
7、比较慢。对于极端大的速度(超过点C)，不安定性和扰动性可能在润滑剂中建立。注意对左边和点B的右边的区域边界润滑-混合润滑-厚膜或全润滑,分别地。现在我们简短地讨论诱使前面润滑轴的状态。流体动力润滑意思就是轴承的负载表面由流体膜(相对的厚度)产图4.2 轴转速与轴颈轴承摩擦系数实验曲线生的压力平衡外载荷,称为流体薄膜润滑。对于这种状态的产生,在两个表面之间一定有一个相对运动，其中一个一定是剪切力。当两平板相互倾斜使其间形成楔形收敛间隙，流体间有粘性且有相对运动速度，在内部将产生压力。这部分知识不包括在润滑剂的介绍之中。它确实需要，然而，适当的流体供给一直存在。轴颈轴承工作间歇时,轴会接触到轴承的
8、底座。一旦轴旋转起来,轴颈的中心线脱离开轴心。这时，一定量的油被带入轴承间隙中。当轴颈达到稳定运转时，轴颈便稳定在一定的偏心位置上，而且轴承完全与油膜接触，形成流体动力润滑。在流体动力润滑过程中，套筒轴承表面不产生磨损。磨损只发生在油膜润滑的开始阶段。典型的最小油膜厚度在0.008到0.020毫米之间。磨擦系数f普遍从0.002到0.010之间。流体动力润滑也即是流体薄膜润滑或流体润滑。轴颈轴承的设计就是以润滑的常见类型为基础的。混合润滑就是在两表面之间边界润滑和油膜润滑相结合的情形。在这种状态下，表面之间的磨损主要是边界摩擦和流体摩擦。摩擦系数一般是0.0040.10。边界润滑就是一部分是边
9、界膜润滑另有摩擦的一部分是金属与金属接触，这主要由表面的光滑程度和边界膜的摩擦系数决定。边界润滑是在低速或高负载时发生，也就是机器开始旋转或停止时。相对滑动金属表面和油膜的摩擦系数是磨损的重要因数。摩擦系数大约是0.10。边界润滑是不想其发生的，因为此种情况两表面之间有大的磨损。对于这种类型润滑的设计需靠经验。开启时的边界摩擦可以通过增加油压以此增加油对轴的承载而避免。藉此机器在开启和关闭时也是流体润滑。在大多数机器上这是一种常见的做法,使套筒和轴之间长期无磨损的运转。前面提到的，被称为流体静力润滑的,稍后将被讨论。弹性流体动力润滑是研究弹性物体和流体动力润滑膜之间的关系。在滚动轴承、齿轮传动
10、等接触中，两摩擦表面相互滚动或滑动条件下发生。在负载的齿轮传动、滚动轴承、凸轮机构中，摩擦表面出现局部弹性变形。润滑的主要办法是增加相对速度，油的粘度还有就是增加曲率半径。数学上的解释需要赫兹接触应力分布曲线分析,见第1.10节和流体力学中所讨论的。流体静力润滑依靠连续供给流体的静压力。它的承载能力不依赖于两表面或其它。这种机械装置完全是油膜膜润滑。一些特殊的应用包括流体静力升程,止推轴承,和油升在轴承重载时开启期间流体的形成。显然地，在流体静力润滑中，由液压泵将润滑剂加压，而且流体(典型的油)进入负载轴承的压力。这种润滑方法的优点是在低速运转时，磨擦也很小并且可以承受很高的负载。缺点是成本高
11、和应用在低速难于形成油膜的地方。图4.3画出的是垂直受力轴止推滑动轴承的流体静力润滑的概要表现。转轴支承一个垂直的负载负载W。p处的高压油由外部的泵供给轴承中心长半径r的凹槽。油放射状地向外流动深度h的环带,最后在轴的外围流出,而后在大气压力下透过一个管路的系统流回油槽。油膜形成与否取决于轴的旋转7。可以由下面的承载能力公式给出 （4.5）图4.3 液压轴承示意图即使凹槽被除去，前面提到的也可适用。在这种情况下，r0变成了进模口油-供给管的半径。流体静压轴承应用于各种不同的特别条件。一些例子例如望远镜和雷达追踪单元在高速轻负载或者切削机床、陀螺仪在低速高负载。更为详细的描述可以在6,7中找到。附录21
