摩擦学在油膜轴承上的应用摘要:概略地介绍了油膜轴承的流体润滑理论,重点论述了纯动压油膜轴承和静动压油膜轴承在大型重载轧钢机械上的应用,并对滚动轴承和油膜轴承在现代轧机上的应用前景作了分析比较。关键词:油膜轴承;摩擦学理论应用0前言油膜轴承是利用流体的动压润滑原理,靠轴与轴承元件的相对运动,借助于润滑油的粘性和油在轴承副中的楔形间隙形成的流体动压作用,而形成承载油膜的轴承。油膜轴承属于流体润滑轴承,工作时轴与轴承之间有一层完整的压力油膜,形成纯液体摩擦,具有摩擦系数小,功率消耗低,使用寿命长,回转精度高,抗冲击等优点,广泛地应用在各种类型的轧制机械,尤其是板、带材和线材轧机上。1轧机油膜轴承的润滑理论轧机油膜轴承按力学原理分主要有三大类:静压油膜轴承、动压油膜轴承、静􀀁动压油膜轴承,其中静压油膜轴承应用很少,目前世界上广泛应用的仅限于动压油膜轴承和静􀀁动压油膜轴承。1.1动压油膜轴承的润滑理论及应用动压油膜轴承的润滑理论是:具有一定粘度的润滑液,在轴的泵汲效应作用下,被卷吸进入收敛楔,产生足够大的动压力来平衡外载荷。其基本方程是雷诺方程,考虑到轧制机械承载大,速度相对较低的特点,一般采用如下形式:∂∂xh3ŋ∙∂p∂x+∂∂zh3ŋ∂p∂z=6u∂h∂x(1)式中:x─—周向坐标z─—轴向坐标p─—轴承的油膜压力h─—油膜厚度ŋ─—润滑油粘度u─—周向速度对于轧钢机械,尤其是对大中型板带材轧机,象中厚板、宽厚板可逆轧机、热板连轧机、冷连轧机组使用的油膜轴承,因轴承的载荷比压较大,一般必须考虑到构件及材料的弹性变形和弹压效应,考虑到压力对润滑液粘度的影响。一般计算采用(1)式的雷诺方程和(2)式的弹性方程及#式的粘压方程联立求解。w=14πμF'Z2R3dx'dy'+λ+2μ4πμ(λ+μ)F'1Rdx'dy'(2)式中：F'──（x',y',z'=0）点的压强。F'──ƒx',y',x,y.为区域C的坐标。R──为所求点（x,y,z）到受载荷区域C中点（x',y'，0）的距离λ，μ──为拉梅系数。其中：λ=Eν1+ν(1-2ν),μ=E2(1+ν)其中：E──弹性模量ν──泊桑比ŋ=ŋ0eap式中：ŋ0──为常压下的润滑油粘度α──润滑油的粘-压指数P──计算点的油膜压力ŋ──P压力下的润滑油粘度。当然在当然在考虑弹性变形时还必须综合轴的弯曲变形,轴承的弯曲变形,以及轴承的自位性能等因素。对高速轧机还必须考虑高速工作时的热效应。一般计算都应用了（1）式的雷诺方程,（4）式的能量方程及（5）式的粘温方程联立求解。式中:J──热功当量ρ──润滑油密度Cν──润滑油的比容比热T──油膜温度Ŋ=Ke（mt+θ）式中：K──润滑油原有粘度m──温粘系数θ──是油为“无限稠”时的温度对普通矿物油θ=95对重载高速轧机,一般采用（1）式的雷诺方程,（2）式的弹性方程,（4）式的能量方程,及（5）式的粘度与温压关系的方程联立求解。ŋot=ŋ50emkgt50+ap(5)式中:ŋot──考虑温度及压力影响的粘度ŋ50──温度为500C时的润滑油粘度1.2静-动压油膜轴承的润滑原理及应用为了解决纯动压油膜轴承在启动,制动及低速运转时不易形成全液体润滑,使轴承寿命大大降低;在轧制薄板时,因速度变化而产生的油膜厚度的变化会影响到薄板的板厚差。以及纯动压油膜轴承不允许带载起动及低速下承载能力低,使板材的成材率下降等不足。采用静􀀁动压油膜轴承是比较理想的。静-动压油膜轴承是在原有纯动压油膜轴承的工作面上增加了一个或几个静压油腔,利用外加的静压力和斜楔效应产生的动压力联合工作来平衡外载荷。因此对静-动压油膜轴承的设计,必须在动压油膜轴承的设计基础上,充分考虑静压油腔的数目,大小和位置。而对静压油腔形状和位置的确定,又必须综合轴承的间隙,润滑油粘度以及纯动压时油膜的形成等多种因素。对静􀀁动压油膜轴承进行设计计算,一般分别以下几种情况进行。1.2.1静-动压混合工况,其基本方程为(1)式的雷诺方程和(6)式的流量连续方程,(7)式的边界方程。(6)ΩP0-PtRs+ΩUht2=qc式中:P0──静压腔油膜压力Rs──静压油膜外的相应液阻Pt──静压油腔外的边界力ht──静压腔边缘的径向膜厚qc──静压供油流量Ω──静压油腔区P|Γ=0,P|Ω=P0(7)式中:Γ──轴承动压进油区1.2.2静-动压油膜轴承的纯动压工况该工况只须将(6)式中的流量连续方程改为(8)式,然后与(1)式的雷诺方程和(7)式的边界方程联立求解。(8)ΩP0-PtRs+ΩUht2=01.2.3静压油膜轴承的纯静压工况是指轴停转时油腔内通入的高压油沿轴与轴承间的缝隙