第三篇润滑理论流体润滑理论，是利用流体力学基本理论求解摩擦学的润滑问题，假定润滑剂为连续介质，它的流动服从牛顿定律。研究对象：粘性流体解决问题：润滑剂流动与作用力的关系解决方法：物理学的基本方程（粘性流体力学中的基本方程），结合流体润滑的特点进行简化计算7.1流体润滑的形式与状态流体静压润滑：润滑剂供应系统提供的压力将两个润滑表面（可以有运动，也可以不运动）分离开设计重点：如何选择合适液压、气压系统，如供油泵的选择、油路的设计、节流方式与所需支撑性能的关系等。按润滑介质分类：液体润滑和气体润滑(1)液体润滑：各种液体作润滑剂，由液膜将轴颈与轴瓦分开润滑介质；各种润滑油，但也有用水、液氢、液氦、液氧和高聚物优点：承载能力高、支撑刚度高、阻尼大、精度高、寿命长等缺点：(气体润滑相比)摩擦力大，温升高一般不用于高、低温环境(性能限制)等。气体润滑：气体作润滑剂，由气膜将两个工作表面分开。润滑介质：空气，也用氢、氦、一氧化碳及水蒸汽等介质。与液体相比：气体的粘度低，粘度随温度变化小，化学稳定性好。优点：摩擦小、精度高、速度高、温升低、寿命长、耐高低温及原子辐射，对主机和环境无污染等。缺点：承载能力小、刚度低、稳定性差、对加工、安装和工作条件要求严格等。7.2流体润滑的基本方程包括流体力学中的连续方程、动力学方程、能量方程由高斯定理，将面积分改写为体积分，即在直角坐标系中，速度向量vn和梯度向量的表达式为（7.5）（7.6）（7.7）式中，、、分别为沿x、y、z方向的速度。圆柱座标系下表达式可用座标变换求得。7.2.2流体动力学方程由于X方向有流体运动的表达2．压力p前面已给出了直角坐标系下的应力张量表达式（7.16）定义根据剪应力互等定律，因此，式（7.16）表示了一个二阶对称应力张量，根据应力张量的性质，应力张量中的法向应力之和x+y+z为一个常量，通常这三个法向应力的平均值负数用流体压力p来表示，即：（7.18）式中，加入负号的用意是，流体所受的为压应力时，p为正值。3．广义牛顿粘性定律generalNewtonianviscositylaw假设润滑流体满足以下关系：(1)流体是连续的，应力张量与变形速率张量呈线性关系；(2)流体各向同性，其性质与方向无关；(3)当流体静止时，即变形速率为零时，流体中的压力就是流体静压力。（7-19）牛顿提出如果粘性流体作直线层状运动时，流体层之间的应力与其速度梯度成正比，即（7.20）牛顿粘性定律式（7.20）称为牛顿粘性定律。将式（7.20）推广到三维流动的情况下，有：（，i，j=x,y,z）（7.21）张量形式的牛顿粘性定律可写成（7.22）式中，m为流体控制单元的体变形m=(x+y+z)/3式（7.22）为广义牛顿粘性定律，它表示畸变应力张量与畸变变形速率张量间的比例关系。通常把满足式（7.22）的流体称为牛顿流体或stockes流体，不满足的称为非牛顿流体。4．Navier-Stokes方程将广义牛顿粘性定律式（7.22）代入流体动力学方程（7.11）消去各应力分量可得在直角坐标系下，对不可压缩流体与等温流动，因为v=0，=常数，式（7.23）变成h05．Navier-Stokes方程简化Navier-Stokes方程是一个二阶非线性偏微分方程，只有在极少数特殊情况下才能得到解析解。通常在略去高阶小量的基础上进行简化,采用归一化的处理。(偏微分方程，对其产生影响的是变量的变化率，而非变量值本身的大小)（7.25）h0为润滑膜厚度方向上的长度单位，L为润滑膜另外两个方向上的长度单位，V为润滑膜厚度方向上的速度单位，Ux为润滑膜另外两个方向上的速度单位，ρ0、t0、μ0、p0和g分别为在给定情况下的密度、温度、动力粘度、压力值及体积力、重力加速度的相对单位h0为某已知点处的流体膜厚度。根据实验测量结果得知，流体润滑膜的厚度h0远小于x、z方向的结构特征尺寸。以x方向为例，如果润滑表面在x方向上的结构特征尺寸为L，则h0/L<<1，将式（7.25）带入式（7.24a），可得。.将全式除以并取,比较各项的系数，并略去式中ψ级小量项，引入雷诺数：Re=弗鲁德数，则式（7.26）可改写为（7.27）当，<<1时，惯性项，体力项可略去。这样式（7.27）变为无量纲方程（7.28）取压力相对单位，此时式（7.28）变为（7.29）同样的方法可简化式（7.24b）和式（7.24c）得（7.30）（7.31）