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润滑对ca88手机版运行和寿命的重要性

任何机械设备运转中摩擦副上都有摩擦力的存在,并伴随着磨损现象的产生。摩擦耗损大量的能量,降低水泵机械功率的传递效率;磨损是水泵机械零件重要的失效形式且不可避免。


润滑是减缓摩擦副表面磨损的一种重要并且有效的手段,被广泛应用于ca88会员登录机组设备中。润滑种类的划分,润滑方式和润滑剂的选用对于水泵设备正常运转具有重要的意义,也是润滑设计时必要的步骤和前提。


润滑的实质是在运动副的摩擦表面上形成一定厚度的油膜,油膜的存在使得运动副之间的摩擦力大大减小。油膜的最小厚度决定了润滑的状态和效果,考虑运动副表面形貌轮廓后,用膜厚比;大致将润滑分为边界润滑、流体润滑、混合润滑几种。其中,流体润滑又可以根据摩擦面油膜形成的原理细分为流体动力润滑、弹性流体动力润滑和流体静力润滑三类。

表1:几种润滑状态的基本特征


(1)边界润滑

润滑剂中含有一些极性化合物如脂肪酸等,这些物质的分子可以牢牢的吸附在金属表面形成一层物理吸附膜;同时,一些硫、氯、磷元素也能与运动副金属表面起化学反应产生一层反应膜。这些吸附膜和反应膜很薄,膜厚比可以降低固体对固体接触时的摩擦和磨损,但不能完全避免金属的直接接触,其摩擦系数通常为0.1左右。润滑膜的形成与润滑剂的理化性质、运动副速度、ca88手机版载荷大小、温度等均有关系,边界润滑状态一般不会单独存在运动副工作的整个过程中。由于试验测试难度大及理论分析尚未统一,边界润滑的应用主要靠实际经验来把握。


钻井泵的润滑设备的动力来自曲轴传递动力的分流,所以泵的启动开始时,各运动副表面之间尚没有足够的润滑剂来形成完整的动力润滑油膜,大多数处于边界润滑状态,这一状态不会持续太长时间,随着润滑剂的充分供应会转化为其他形式的润滑状态。同时,制动、停车、载荷突变、装配误差等因素也会使泵的运动副阶段性处于边界润滑状态。


(2)混合润滑

混合摩擦是指运动副之间的润滑状态介于边界润滑和流体润滑之间,即膜厚比/1满足1SP3,此时的润滑袖膜比边界润滑时厚但仍不能像流体润滑将摩擦表面完全隔开,不可避免的存在磨损现象。


混合润滑时运动副表面摩擦力的大小取决于油膜内部剪切力和部分表面微凸体接触时的摩擦力,不是一种稳定的润滑状态。钻井泵中的活塞、十字头等部件做往复直线滑动,因运动方向上运动副表面不能形成楔形收敛间隙所以不能产生润滑油油楔动压效应,即使在润滑油充分供给的条件下,很难形成完整的流体动力润滑油膜。运动副表面也是低副面接触,比压不会太大,也难形成稳定的弹性流体动力润滑油膜。


实际情况中,水泵正常工作的条件下,活塞与缸套、十字头与十字头滑道等运动副大部分时间处于混合润滑状态,既有流体动力润滑又有边界润滑。所以边界润滑油膜不被破坏是基本要求,润滑油的粘度随着温度上升而降低,所以要及时冷却散热并注意对润滑油清洁度的控制。


(3)流体动力润滑

运动副间的粘性流体借助运动副相对速度并在一定条件下形成动压承载油膜来平衡外载荷称为流体动力润滑。ca88手机版厂发现楔效应承载是流体动力润滑在运动副为两相对运动平板的典型应用。具有一定相对运动速度且形成收敛楔形的两块平板之间充满足量粘性液体,液体从大口流入从小口流出会对运动副产生动压力,动压力可以稳定存在并平衡外载荷。运动副的表面完全被压力油膜隔开,摩擦力减小为粘性流体的内摩擦剪切力。


进口油的速度曲线成内凹形,出口成外凸形。油的流动速度是由剪切流和压力流叠加而成的,剪切流的速度沿y方向的分布如图中虚线所示。流体动力润滑的理论基础是Navier-Stokes方程的特殊形式 Reynolds(雷诺)方程的应用。


工程中,流体动力润滑是滑动轴承的重要润滑形式,是水泵机械设计中重要考虑的因素。润滑油的粘度对运动副的承载能力有非常大的影响,温度的变化对粘度有影响,限制温升十分重要。

图1:楔效应承载机理

楔效应承载机理

(4)弹性流体动力润滑

弹性流体动力润滑理论是在流体动力润滑理论的基础上发展而来。ca88手机版厂对流体动力润滑通常研究的是运动低副的润滑问题,并且把运动副表面看作是刚体模型,忽略其局部变形问题,也不考虑润滑油粘度随压力变化的影响。


工程中实践中,有人发现退役的战列舰的传动齿轮上的出厂时金属切削加工的痕迹依然清晰如初,齿轮这种良好的润滑状态是流体动力润滑理论解释不了的,因为齿轮啮合副属于高副接触,不满足流体动力润滑油膜的建立。后来研究发现,齿轮传动、凸轮传动、滚动轴承等点、线高副接触面上的接触压力特别大,不能忽视由此而引起的局部弹性变形和润滑油粘度的变化,考虑上述因素建立了弹性流体动力润滑理论。


弹性流体动力润滑理论将摩擦副表面接触的弹性变形方程、润滑油粘度与压力间的粘压方程以及流体动力润滑的方程综合起来,对相互滚动或伴有滑动的高副接触面间的油膜压力分布、速度分布等问题进行求解。两圆柱体相互滚动时,润滑油被带入间隙,线接触压力很大使得接触表面发生局部弹性变形,接触面积扩大,赫兹接触区运动副间近似形成一个平行的缝隙,满足流体动力润滑条件,形成动压润滑油膜,油膜压力分布如图所示。在润滑油出口区,接触压力变小,弹性变形趋于回复,接触面边缘间隙发生颈缩形成最小油膜厚度,所以油膜压力分布曲线在此附近出现了第二峰值压力。


(5)流体静力润滑

流体静力润滑是将加压的润滑油送入摩擦运动副表面之间,润滑油靠静压来作用于接触面平衡外在载荷。它具有启动阻力小,使用寿命长,抗震性能好,温升和功率损耗小等优点。此外,润滑油膜的形成与润滑油的粘度没有太大的关系,故可以用粘度较小的润滑油来承载,降低水泵零件摩擦系数。润滑油在泵加压后经过进入运动副间隙,泵的机械能转化为润滑油的压力能,高压润滑油从接触面边缘循环回归油池并降为环境压力。


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点击次数:  更新时间:2018-03-12 11:16:25  【打印此页】  【关闭