高速轴承缺油(脂)润滑的分析和预测
润滑油取样分析诊断
油液的诊断与监测润滑油变质及携带的外来污染物均会造成设备的故障，设备有故障时产生的颗粒及泄漏物也会落在润滑油中，因此我们检测润滑油的各指标及污染物的含量，即可推测设备状况和作出故障预测。
1 润滑油常规指标变化指标变化到一定程度后，继续使用该润滑油就会影响设备的正常工作或使设备磨损加剧而发生故障，措施就是更换新油。
为了保护设备，润滑油生产厂和设备生产厂都推荐一些换油指标值，提供给设备使用者或管理者作为换油的指导。
反过来，可把这些值作为设备将可能发生故障的警告值，并从设备运行过程中这些值的异常变化推测设备发生故障的可能性。
如某设备在运行中润滑油粘度突然快速上升，酸值也随之快速上升，数值己高于换油的警告值，就可肯定润滑油在这阶段在高温下工作而剧烈氧化，应从造成油温高的原因去跟踪，检查影响温度升高的有关部位如冷却系统等的故障。
又如某柴油机油使用中粘度下降较大，其闪点也随之下降，可以肯定原因是润滑油被柴油稀释，就应去检查柴油雾化系统有何问题。
内燃机润滑油在运行中几个常规指标的变化原因如表1所示。
表1 润滑油在运行中几个常规指标的变化与设备故障在用润滑油测试出某一指标达到规定值时，表明此油已不胜任其工作而需更换新油，若继续使用，会影响设备的正常工作或对设备有损害，但与设备将发生故障并无直接关系，只有一定的因果关系。
凭以上的几个常规指标对润滑油及设备状态监测已很足够，并不一定要动用很多复杂的仪器。
例如在很多情况下设备会因进水而发生不正常磨损，我们只要从油中含水量即可得到警告，而不必从润滑油中颗粒分析得知异常磨损，再去进行油的常规分析，从含水量超标得知异常磨损的原因，才去寻找水的来源，这种因果倒置的思路大大增加了工作量，贻误了处理故障的时间。
又如从润滑油的闪点和粘度大幅下降肯定润滑油被汽柴油稀释，必然表明此发动机燃烧不良及可能磨损大，应及时检查燃料供给系统。
润滑油在降解后，除了各常规理化指标发生变化外，润滑性能也随之变坏，如抗氧性、抗磨性、抗泡性、抗乳化、空气释放值等与新油比也越来越差，也预示故障的发生，因而也要定时测定。
高温润滑油的磨损特性与寿命预测
高温润滑油的磨损特性与寿命预测导语：高温润滑油是工业生产中不可或缺的一部分，其功能是降低摩擦和磨损，从而延长机械设备的使用寿命。
然而，在高温环境下，润滑油的性能容易下降，导致磨损加剧。
本文将讨论高温润滑油的磨损特性以及如何预测其使用寿命。
1. 高温环境下润滑油的磨损特性高温环境下，润滑油的黏度变化较大，当温度升高时，润滑油的黏度会降低，这会导致润滑薄膜厚度减少，摩擦增加，从而加剧机械部件的磨损。
同时，高温环境还会影响润滑油的氧化性能，使其变质，减少对摩擦表面的保护作用，加速磨损的发生。
2. 磨损特性对寿命的影响磨损是润滑油性能下降的主要原因之一。
当磨损发生时，机械部件之间的接触面积增大，摩擦系数升高，摩擦热量增加。
这会进一步导致润滑油的性能下降，形成恶性循环，加速机械设备的磨损和寿命的缩短。
3. 寿命预测的方法与技术为了确定高温润滑油的寿命，一种常用的方法是通过监测油品的物理和化学性质来评估其状况。
例如，黏度、酸值、碱值和水含量等指标可以反映润滑油的老化程度。
通过检测这些参数的变化趋势，可以预测润滑油的寿命。
此外，近年来，还发展出一些新的技术来预测润滑油的寿命，如基于传感器的实时监测和智能分析。
这些技术可以通过监测温度、压力、振动和油质量等参数，实时获取润滑油的工作状态，并根据这些数据进行分析和判断，以达到预测寿命的目的。
4. 延长高温润滑油寿命的措施为了延长高温润滑油的使用寿命，我们可以采取一些措施来改善磨损特性。
例如，使用具有抗氧化性能和高温稳定性的润滑油，以保持其在高温环境下的性能稳定性。
另外，通过添加抗磨剂和抗摩擦剂等添加剂，可以减少摩擦和磨损行为，提高润滑效果。
此外，定期更换润滑油、合理选择润滑油的使用方式和维护设备的运营状态等也是延长高温润滑油寿命的重要措施。
结语：高温润滑油的磨损特性对机械设备的寿命有着重要影响。
通过了解润滑油在高温环境下的磨损特性，并采取适当的预测和措施，我们可以延长润滑油的使用寿命，提高机械设备的工作效率和稳定性。
地铁车辆牵引电机轴承故障分析及改善措施分析
地铁车辆牵引电机轴承故障分析及改善措施分析第一篇范文：地铁车辆牵引电机轴承故障分析及改善措施分析摘要：地铁作为我国大中城市公共交通的骨干，其安全、可靠、高效的运行对城市经济发展和市民出行具有重要意义。
地铁车辆牵引电机轴承故障是影响地铁安全运行的一个重要因素。
本文将对地铁车辆牵引电机轴承故障进行分析，并提出相应的改善措施，以提高地铁车辆的运行质量和安全性。
一、地铁车辆牵引电机轴承故障类型及原因1. 磨损故障：由于轴承长时间运行，润滑不良、杂质进入等原因导致轴承磨损，使其间隙增大，影响电机正常运行。
2. 断裂故障：轴承在高温、高压等极端条件下，容易发生材料疲劳，导致轴承断裂。
3. 松动故障：轴承固定不良或轴承部件磨损，导致轴承松动，使电机运行不稳定。
4. 噪音故障：轴承磨损、断裂等原因导致电机运行时产生异常噪音。
二、地铁车辆牵引电机轴承故障分析方法1. 外观检查：通过对轴承外观进行检查，观察是否有磨损、断裂等现象。
2. 声音检测：通过听觉判断电机运行时是否存在异常噪音。
3. 振动检测：利用振动分析仪器检测电机轴承的振动情况，分析轴承故障原因。
4. 温度检测：检测电机轴承的温度，判断是否存在过热现象。
5. 润滑油分析：对轴承润滑油进行分析，判断油质是否合格，润滑效果是否良好。
三、地铁车辆牵引电机轴承故障改善措施1. 优化轴承选型：根据地铁车辆运行工况，选择适合的轴承类型和材质，提高轴承的承载能力和耐磨性。
2. 完善润滑系统：确保轴承具有良好的润滑条件，降低磨损和故障风险。
3. 加强检修与维护：定期对轴承进行检修和维护，及时发现并处理故障隐患。
4. 提高安装精度：确保轴承安装过程中，各部件配合良好，减小故障风险。
5. 强化监测与预警：建立完善的监测系统，实时掌握轴承运行状态，提前发现并预警潜在故障。
四、结论地铁车辆牵引电机轴承故障对地铁安全运行具有重要影响。
通过对轴承故障类型、原因及分析方法的探讨，本文提出了相应的改善措施，为提高地铁车辆运行质量和安全性提供参考。
滚动轴承寿命预测与故障诊断
滚动轴承寿命预测与故障诊断滚动轴承是机械传动系统中常用的一种关键零部件，因其结构简单、可靠性高、运转稳定等特点被广泛应用于工业制造、交通运输、航天航空等领域。
然而，在长期的使用中，由于负载、转速、温度等因素的影响，滚动轴承很容易出现各种故障，严重影响机械设备的正常性能。
因此，预测滚动轴承的寿命并对其故障进行诊断具有极其重要的意义，不仅能够减少机器设备的维修成本，更能提高机器设备的运行效率和安全性。
一、滚动轴承寿命预测的基本理论滚动轴承寿命预测是指通过对滚动轴承在特定工况下的运行情况进行数学模型建立和系统分析，来预测滚动轴承在未来一段时间内的使用寿命。
其基本理论是寿命公式理论，即基于统计学原理，通过对有限数量的试验数据进行分析，来估计大量相似产品的寿命。
该理论最早由Weibull提出，现广泛应用于各种设备的寿命预测中。
滚动轴承的寿命是指在一定的负载、转速、温度等工况条件下，维持基本性能的使用寿命。
通常将运转时间作为寿命评定标准，其评定方法有两种，即L10寿命和L50寿命。
其中L10寿命是指在有10%以上的滚动轴承失败的情况下所需要的运转时间，L50寿命则是指在有50%以上的滚动轴承失败的情况下所需的运转时间。
滚动轴承寿命预测的方法一般有以下几种：1、基于模型的预测法该方法是在通过对相关参数的观测和测量得到大量样本数据的基础上，建立滚动轴承故障模型，对其进行数学分析和计算，从而提出一定的预测理论。
该方法的优点是可以快速准确地预测滚动轴承的寿命，缺点是在模型建立过程中，需要考虑多种因素的影响，模型的建立难度较高。
2、基于统计模型的预测法该方法是通过统计分析大量实测数据，确定影响滚动轴承寿命的关键因素，建立相应的统计模型，并通过多种分析方法，包括生存分析、半参数估计和回归分析等来预测滚动轴承的寿命。
该方法的优点是具有较强的实用性和普适性，但缺点是要求样本数据的质量和数量均较高，在实际操作中要具备较为广泛的背景知识和大量的经验。
高速电机轴承损伤诊断与寿命预测
高速电机轴承损伤诊断与寿命预测随着工业技术的不断发展，越来越多的设备和机械采用了高速电机作为动力源。
而在高速电机的运行中，轴承是一个至关重要的部件。
然而，由于长期运转和工作环境等原因，轴承可能会出现损伤，从而影响电机的正常运行。
因此，轴承损伤的诊断与寿命预测成为了一个重要的研究课题。
在过去的研究中，许多学者通过振动信号来诊断轴承的损伤。
因为轴承损伤会导致振动信号的变化，通过对振动信号的分析可以判断轴承是否损坏。
常用的振动信号分析方法包括能量谱、小波分析、奇异值分解等等。
这些方法通过提取振动信号的频谱特征，可以有效地诊断轴承损伤。
然而，传统的振动信号分析方法有其局限性，比如对复杂信号的处理不够灵敏，难以定量评估轴承损伤的严重程度等。
近年来，随着人工智能技术的快速发展，越来越多的研究者将其应用于轴承损伤诊断与寿命预测领域。
人工智能技术可以通过机器学习的方法从大量的数据中学习和预测轴承的寿命。
其中，深度学习是一种非常有效的方法。
通过构建深度神经网络模型，可以对复杂的轴承损伤特征进行学习和提取。
此外，人工智能技术还可以利用更多的数据源，比如温度、电流等，来辅助轴承损伤的诊断与寿命预测。
除了振动信号和人工智能技术之外，还有其他一些方法可以用于轴承损伤的诊断与寿命预测。
比如，声学信号分析和红外热像仪等技术可以用于损伤的检测和定位。
此外，精密测量仪器如电子显微镜等可以对轴承内部的微观结构进行观测和分析，从而判断损伤的类型和程度。
这些方法虽然在实际应用中的难度和成本较高，但是对于一些关键设备和重要工业领域，这些方法仍然是非常重要的。
综上所述，高速电机轴承损伤的诊断与寿命预测是一个复杂而重要的问题。
传统的振动信号分析方法虽然有一定的局限性，但仍然是最常用的方法之一。
人工智能技术的出现为轴承损伤诊断与寿命预测带来了新的思路和方法。
同时，其他一些技术如声学信号分析、红外热像仪等也可以辅助诊断和预测轴承的寿命。
未来，随着科技的不断进步，相信高速电机轴承损伤诊断与寿命预测的方法和技术会不断完善和发展，为工业的发展提供更加可靠和高效的保障。
第10章 润滑油样分析
目前，常采用以下三种润滑油样分析方法。
适用于 有色金 属 由于运转初期润滑油供应瞬时中断，标准的 残渣一 摩擦副油膜破裂以致直接接触摩擦，光谱分 般小于 10μm 出现局部高温使低熔点的共晶锡液 析仪 珠自合金中析出。 将油样按一定的严格操作步骤稀释 在玻璃试管或玻璃片上，使之通过 一个强磁场，在强磁场的作用下， 大小不同的残渣所能通过的距离不 同，根据油样中残渣沉淀的情况即 可判断出机器零件磨损的程度。 用带磁性的塞头插入系统中的管道 中，收集润滑油中的残渣，用肉眼 直接观察残渣的大小，数量和形状， 判断机器零件的磨损状态。 铁谱谱 残渣粒 分析仪, 度介于 10光学或 50μm 电子显 微镜 残渣的 颗粒尺 寸大于 50μm 不能给出磨 损残渣的形 貌细节
要使采集的油样可以反映当前机器的运行 状态，就要提高对零部件失效的指示效 失效指示效率：e=e1e2e3
率。
因此，为了提高总的指示效率，应分别提高传输效率，捕捉 效率和指示效率。
直 读 式 铁 谱 仪
将油样稀释后注入倾斜安放的玻 磨损严重性指标： 璃管中，在磁场的作用下油液夹 DL DL DS DL DS / DS 或 带着残渣向前流动，残渣在玻璃 管中沉降的速度取决于本身的尺 DS表示正常磨 寸，形状，密度和磁化率，以及 损状态下的读 润滑油的粘度，密度和磁化率等。 数 当其它因素固定后，残渣的沉降 DL表示异常磨 速度与其尺寸的平方成正比，与 损状态下的读 残渣进入磁场后离管底的高度有 数 关。
只能 提供 有关 残渣 数量 和大 小的 信息
分 析 式 铁 谱 仪
与直读式铁谱仪不同的是用玻 璃片代替玻璃管，经过稀释的 油样放在磁场中使残渣沉淀在 玻璃片上，然后用双色光学显 微镜或扫描电子显微镜对残渣 进行观察根据残渣的形态确定 磨损的类型。
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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
高速滚动轴承动态性能分析的研究进展探析
高速滚动轴承动态性能分析的研究进展探析摘要：本文基于高速滚动轴承动态性能分析理论基础，通过建立动力学有限元模型，对轴承动态等效应力、速度特性和振动特性等研究进展进行综合探析，分析目前研究中不足和进展，不断提升轴承产品质量，从而满足我国工业发展对高性能滚动轴承的高质量需求。
关键词：高速滚动轴承；动力学；动态特性分析；研究进展随着我国航空航天和装备制造业蓬勃发展，对其中关键零件滚动轴承的精度、性能、寿命、可靠性等提出了更高要求，尤其动态性能对保持架稳定性的控制，成为人们关注重点和主要研究方向。
在这其中，保持架不稳定或者断裂是高速滚动轴承动态性能失效的一个主要形式。
本文对高速滚动轴承动态性能分析的研究进展进行深入探析，了解润滑剂损失、保持架稳定涡动机理、磨损零件几何参数变化等因素造成的影响，探寻优化保持架动态性能措施。
1高速滚动轴承动态性能分析理论基础高速滚动轴承是机械装置中传递运动和承受负载重要支撑零件，主要通过滚动体和内外滚道之间的滚动接触支撑旋转部件，在我国航空航天、数控机床、国防技术等领域广泛应用[1]。
但同时，滚动轴承也是引发机械设备故障失效主要因素之一，有超过30%的机械设备故障原因为轴承故障，高速滚动轴承故障将进一步增加轴承振动频率，倘若不及时发现和排除故障，很有可能引发重大设备故障。
高速滚动轴承有轴承内/外圈、滚动体和保持架组成，整体结构看似简单，实际上包含复杂耦合关系和接触关系，且轴承工作条件和工作用途不同，轴承结构也会适当变化[2]。
滚动轴承性能指标主要有刚度、摩擦力矩、振动、最小油膜厚度、噪声、轴承发热等，均会因温升、磨损、润滑和摩擦等因素，导致高速滚动轴承出现磨损失效、接触疲劳失效、断裂失效、腐蚀失效、胶合失效、压痕失效、间隙变化失效故障，导致轴承性能退化。
由此可知，高速滚动轴承的失效与轴承发热状态、接触应力及润滑状态之间的关系，为后续分析高速滚动轴承动态性能提供理论依据。
2高速滚动轴承动态性能分析高速滚动轴承是我国高精度数控机床主轴传动系统重要组件，其性能及运行状态直接影响数控机床整体运行性能和工作效率，一旦主轴运转速度过高，就会引发轴承滚动体和滚道接触应力、形变的改变，继而对主轴运行状态造成影响。
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２００４年１月 第１期（总第１６１期） 润滑与密封
ＬＵＢＲＩＣＡＴ１０Ｎ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｊａｎ．２００４
Ｎｏ．１（ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．１６１）
高速轴承缺油（脂）润滑的分析和预测
周群 （ 海工程技术大学机械设计教研室上海２００３３６） 摘要：本文从摩擦学一接触润滑出发，通过理论和实验分析，论述了微型轴承润滑机理、成膜能力、缺油开始速度 以及影响因素，并且提出相应的防止缺油的对策。 关键词：滚动轴承；润滑；缺油
Ｔｈｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｆｏｒｅｃａｓｔ ｏｆ Ｈｉｇｈ－ｓｐｅａｄ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｚｈｏｕ Ｑｕｎ （Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００３３６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｈｅｌｐ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｃｏｎｔａｃｔ ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅ
ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｎｉａｔｕｒｅ ｂｅａｒｉｎｇ，ｔｈｅ ａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｆｏｒｍｉｎｇ ｔｈｅ ｌｕｂｒｉｃａｎｔ ｆｉｌｍ，ｔｈｅ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｓｐｅｅｄ ｏｆ ｓｔａｒｖａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｅｆｆｅｃｔｅｄ ｏｎ ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ ｆｉｌｍ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｕｎｄｅｒ ｓｔａｒｖａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｗａｙ ｔｏ ｐｒｅｖｅｎｔ ｆｒｏｍ ｓｔａｒｖａｔｉｏｎ ｗａｓ ｂｒｏｕｇｈｔ ｆｏｒｗａｒｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｏｌｉｎｇｂｅａｒｉｎｇ；ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ；ｓｔａｒｖａｔｉｏｎ
随着工业生产的需要和轴承专业化程度的不断提 高，轴承技术也相应地得到了迅速发展。但是从轴承 工业发展的历史来看，滚动轴承是以经验为先导从而 获得了它的技术发展，这不像滑动轴承等是以理论为 先导促进其技术发展的。 最近，由于相关方法论的应用，精密实验技术的 发展以及电子计算机的运用，使轴承技术从经验逐渐 进入科学阶段，与此同时，也极大地发展了Ｌｕｎｄｂｅｒｇ ＰａｌｍｇＴｅｎ干接触寿命理论。特别是在弹流理论和摩 擦学相继成立后，普遍认为轴承内部的润滑状态对其 影响很大。如果轴承内部能维持良好的润滑，则轴承 的寿命就可能提高１～２倍。由此可见，开展轴承润 滑性能，特别是膜厚的研究，对轴承工业的发展无疑 是一项极大的促进。 目前已能相当精确地预测牛顿流体，在等温、富 油状态下，滚动轴承的滚动体与滚道之间的平均油膜 厚度 。然而，滚动轴承采用脂润滑比油润滑更为普 遍，尤其是微型轴承，大约有９０％的系采用脂润滑， 这时因为脂润滑轴承使用维护简单方便。尽管有许多 人在进行脂润滑滚动轴承的研究，但由于滚动轴承的 几何学、运动学及动力学的复杂性，加上脂的流变特 性比油更为复杂，因而脂润滑的理论研究与实际情况 出入较大 ，目前还没有一个公认的、可用以计算脂 润滑膜厚的理论公式，而主要是从实验人手研究。从 国外的一些学者的实验研究来看，他们对成膜的结论 也不尽相同。因此，目前对脂膜厚的实验研究还有局 联系人：周群，Ｅｍａｉｌ：ｑ＿ｚｈｏｕ＠１６３．ｃｏｎ１． 限性，并且具有较大的争议。 现在有关弹流膜厚的公式，尽限于速度 小于 １０ 。的富油情况。在富油条件下，膜厚与速度参数ｕ 的０．６７次方成正比。但在实际使用中，高速运转时 常发现润滑不良和磨损现象，对膜厚测量的结果也表 明在高速运转条件下，膜厚随速度的增加反而有下降 的趋势，这种现象是由于接触区的缺油引起的。脂润 滑轴承的缺油现象比油润滑更严重。 与膜厚研究一样，到目前为止也没有一个公认的 脂润滑缺油理论分析。本文主要研究脂润滑微型轴承 的润滑机理，分析影响膜厚的因素，建立润滑成膜的 最低速度、缺油的最高速度以及脂膜厚度的公式，最 终为设计和应用轴承，提供最佳润滑参数和采取防止 缺油的措施。 １ 缺油现象 用ＥＨＬ理论研究滚动轴承润滑状态是假定入口区 完全被润滑剂充满，即富油润滑。由这个理论预测的膜 厚是与速度参数Ｕ的０．６７次方成正比：ｈ ｏｃ Ｕ ”。可 以说，速度越高，油膜越厚。然而实际使用中，常发现高 速运行时存在润滑不良和磨损现象，对膜厚的测量也发 现了高速时随着速度的增加，膜厚有下降的趋势。这种 现象在油润滑时会发生，脂润滑时尤为严重，我们称这 种现象为缺油（脂）润滑。 ２缺油机理 在滚动轴承接触副中，当运转速度增加时会产生 逆流现象。此时在旋转的反方向有许多油滴会离开接
维普资讯 http://www.cqvip.com ２００４年第１期 周群：高速轴承缺油（脂）润滑的分析和预测 ４７ 触区而飞去。与此同时，表面张力会产生一种防止油 粒飞离接触区的侧带，使缺油得以减缓。但是随着速 度的不断增加，侧带会逐渐减小，油也失去了保持能力 而飞离出去，缺油现象就发生了、 缺油时，其入口边界随缺油程度而定。当边界位 于接触区边缘时，出现严重缺油，那时出口缩颈狭窄而 不明显，平坦区加长，其膜厚小于富油状态的中心膜 厚 ３平坦区膜厚 Ｃｈｉｕ 根据表面张力原理和下述假定建立丁一个 分析缺油润滑的模型（见图１）一 １缺油分析 （１）在Ｘ＝ｒ 处，压力Ｐ＝０，压力由此上升； （２）Ｚ－＝０和Ｘ＝ｒ ，流量Ｑ ＝ ｈ ．＋ｕ２ｈ ！； （３）压力分布遵循Ｋａｐｉｔｚａ 的刚性等粘度分布； （４）略去表面变形，从而推导出入口边界置 和膜 厚 ，的无量纲方程组： ２（２ ＝＋１）爿 ／（３ ：＋２）＋ ／（３ ：＋２）＝１．０ （１） ５．５Ｈｏ 一ｌ２Ｘｏ（Ｈｏ＋０．５Ｘ，， ）一！＝（Ｕ ） （３ ：＋ ２） （２） 式中， ＝ｈｏ／ｈ ； 。＝ｒ ／（ｈ Ｒ ） ；Ｕ ＝ 叼 ｕ ｌ，／２／ｈ． 。给定 ，就可以由式（１）和式（２）按 求出 和 ，计算结果如图２和图３所示。 图２ ｈｏ／ｈ．与Ｕ ｎ：（３ｎ：＋２） 关系 图３ ｒ‘（Ｒ ｈ，）。。 ：与 Ｕ ｎ（３ｎ：＋２）‘关系 在图２上还绘出了富油ｈｓ／ｈ．曲线（虚线）。根 据图２就可以确定缺油膜厚的减小因素＾。／ｈ，。如果 定，则ｈｏ／ｈ，只与Ｕ 有关、图４就是根据图２ 绘制的 由图２可见线接触（ ：＝。。）的膜厚曲线在 缺油开始后为一水平渐近线，转折点即为缺油开始 点 由图２还可知，在线接触情况下： 当Ｕ ＜０．３５时是富油 状态，此时ｈ。＝ ，， ｈ＞４ｈｓ／３： 童
当Ｕ ＞０．３５时是缺油 状态，此时ｈ． ＜ｈ，， ｈ＝４ｈｆ／３ ３ 图４ 与＾ ／＾，与Ｕ 关系 实用上定义『ｌｆ１／ｈ，＝０．９ 作为缺油的开始，这时的边界膜厚ｈ．可从图４按ｈ． ／ ｈｓ＝０．９查出缺油开始的速度参数 ，然后可以按 Ｕ ：（３ ：＋２） 从图２中查出＾。／＾．。表ｌ是由假设 的４种 ．值然后在图４及图２上查得的缺油开始的 ｈ．／ｈ 值． 表１缺油开始的＾．． ．值
由表ｌ可见， ：越大，要求边界膜厚ｈ．就越小， 这样才不容易缺油。 以上图表假设ｈ．已知，实际上对轴承来说此ｈ． 值是未知的，现根据Ｃｈｉｕ的填充模型确定： ｈ ＝ｈ。＋ （３） 式中，△ ＝Ｃ０ｔＴ／２ｒ／；ｔ＝Ｓ／ｕ； ， ０．００８。 其中：Ｓ为球间距，ｕ为速度且ｕ＝（ｕ ＋ｕ ）／２，７１ 为油气界的张力。将式（１）、（２）和（３）按 无 量纲化得如下方程组： ｈ．＝ｈ ＋ｏ／Ｕ （４） ５．５／ｈ０ 一１２Ｘｏ／（ｈ０＋０．５ ：）
（３ ，＋２）／（ Ｕ） （５） Ｘ０ ＝｛（３ ：＋２）ｈｌ／ ：一２（２ ：＋１）＾０／ ：｝ （６） 式（４～６）中：ｏ＝Ｃ。Ｓｒｃ￣／（２Ｒ ）； ＝ｒ／Ｒ ；Ｕ＝
￣ｏｍ／Ｒ ；ｈｔ）＝ｈｏ／Ｒ ；ｈｌ＝ｈｌ／Ｒ 。
１０－＇１０ｔ０ １０ １０‘１ １ ，
图５ ｄ：＝８时ｈ。与Ｕ的关系 图６ ｎ３７时＿【Ｊ与 的关系
将式（４）代入式（６），然后再代入式（５）就
维普资讯 http://www.cqvip.com 润滑与密封 总第１６１期 可按ＯＬ：和。求出ｈ。 和（，的关系，其结果如图５和图 ６所示 ４ 缺油开始速度 由式（４）和表ｌ得： ｈ．一ｈ。 ＝ｈ。（ｈ．／ｈ。，一１）＝０．９Ｃ ｈ，＝＠／ｕ （７） 式中：Ｃ＇－－（ｈ．／ｈ。一１）可按表中Ｏｌ＝值相应查到；ｈ， ２．６９（１—０．６１ ｅ。‘ “ｌ、）（ Ｇ ’ “ …；ｏ及Ｕ 可根据前面假设代人，其中Ｓ＝叮Ｔ ／Ｚ，所有这些都 按有量纲化代人式（７）得： Ｕ ＝（ｄ ＴＱ＇“ Ｃ＝【 ｅ ／（０．７７ “”尺 ”“ｆ ｌ一０．６１ｅ ’ ） ×ｚ）） ／７／ （８） 由式（８）知：粘度越高的油越容易缺油 ５缺油试验结果 应用ＥＨＬ膜厚测试仪进行实验，结果如图７和 图８所示．． １０’１０ １０ １０‘１０ ￡ 图７实验结果 油 油 滑腊 滑脂 滑腊 造成此处的油量供应不足 缺油前，正如富油理论指 出的那样，膜厚随速度的增加而增厚 当速度越来越 高时，膜厚反而会下降。 （３）缺油后的膜厚减小因素主要决定于ｏ．即 滚道和球接触当量曲率半径、表面张力、润滑剂的压 粘系数等，它们是进口区膜厚恢复的动力，缺油膜厚 的减小率约为０．６—０．６５．．滴油润滑会出现缺油危 险，将轴承浸在油环中，实验表明不会出现缺油情况 （见图７的ＬＡＮ一４６富油润滑试验）。由此可知，供 油方式将直接影响缺油 （４）粘度高的油比粘度低的油容易发生缺油， 并且缺油开始的速度更低，这是因为高粘度的油流动 性差，高速时不易流畅地补充到接触点的缘故。 （５）润滑脂比其基础油更容易发生缺油。这时 因为润滑脂流动性差，形成侧带能力弱。速度高时在 接触区起主要润滑作用的是基础油，而在接触区的脂 由于量少，渗出来的基础油本来就不足以充分润滑。 因此脂的飞离是比油在低得多的情况下产生的，缺油 现象更严重．．基础油粘度越高的脂越易产生缺油。脂 成分对油膜厚度的影响不太明显。脂的膜厚减小率约 为７０％，所以缺脂润滑的膜厚约为基础油在富油状 态润滑下膜厚的４５％～５０％。 参考文献 １ Ｈａｍｒｏｃｋ Ｂ Ｊ．ｄｏｗｓｏｎ Ｄ．Ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌ ＥＨＬ Ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｉｎｔ
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图８实验结果 ３ ６ 小结 由图７和图８可得到如下结论： （１）测试值与理论预测值在富油状态下有很好 的吻合。图中表示的微小差别，主要来自于对粘度和 ５ 压粘系数估计不够精确。 （２）速度与粘度的乘积（叼．ｕ）或ｕ越大时，有 ６ 缺油的趋势，因为润滑剂来不及补充到进口区，从而 ７