油膜理論的案例
摩擦副油膜理論簡述
擠壓油膜理論
如果摩擦副之間已經(jīng)形成具有一定厚度的初始油膜厚度，在外載荷的作用下，油膜被擠壓變薄。與此同時，在摩擦副間形成壓力場，此壓力場的合力，可以平衡外載荷力。油膜受擠壓而產(chǎn)生的平衡外載荷力的效果，稱為油膜的擠壓效應(yīng)。
設(shè)有一半徑為R的圓盤，與壁面之間開始形成的油膜厚度為h，在外載力W的作用下，圓盤的油膜受擠壓而變薄，即有一定的流量要從圓盤下向外側(cè)排出，同時在圓盤底面產(chǎn)生了壓力場，此壓場的合力，與外載荷力向平衡。
平面圓盤下油膜的承載能力，與壓下的速度成正比，與油膜厚度的三次方成反比，與油的粘度和圓盤半徑有關(guān)。油膜厚度越薄，其承載能力大幅增加。但當(dāng)載荷越大，作用時間越長，甚至發(fā)生圓盤與壁面的直接接觸，這時油膜擠壓效應(yīng)就沒有作用了。
展開 動壓支承的油膜理論——滑動軸承設(shè)計的理論基礎(chǔ)
2.徑向滑動軸承
轉(zhuǎn)動軸被支承在軸瓦內(nèi)，并有一很小的間隙，如果有一載荷施加在軸頸上，軸載軸承內(nèi)將產(chǎn)生偏心，軸轉(zhuǎn)動時，就形成收斂-擴散的間隙，建立起一層油膜以支承載荷。
徑向滑動軸承與斜面滑塊動壓支承的最大不同點是油膜腔的形狀。斜面動壓支承的油膜腔呈收縮形，沒有擴散段，邊界條件十分明確，進口和出口處的壓力均為環(huán)境壓力；而徑向滑動軸承的油膜腔的徑向厚度h是轉(zhuǎn)角的連續(xù)函數(shù)，它有收縮段，也有擴散段，而且是首尾相連。在收縮段可以形成動壓力場，其分布規(guī)律類似于斜面滑動支承，但擴散段的流動情況復(fù)雜，使確定邊界條件帶來一定困難。
展開 熱楔油膜基礎(chǔ)理論簡述
摩擦副間即使有油膜存在，由于摩擦表面作相對高速滑動，這種滑動摩擦力所消耗的機械功，轉(zhuǎn)化成熱能，將油膜溫升而產(chǎn)生熱膨脹，熱膨脹使油膜產(chǎn)生一個附加的壓力場，這個壓力場所構(gòu)成的流體動反力有支承一定外載荷的能力，稱為油膜的熱楔效應(yīng)。
在絕熱條件下探究：
壓差流動所產(chǎn)生的溫升——液流通過間隙時將產(chǎn)生壓降，壓力的損失導(dǎo)致液流的溫升。
剪切流動所產(chǎn)生的溫升——兩相對滑動的平板間，液體剪切流動所產(chǎn)生的摩擦熱，使液體發(fā)生溫升。
壓差流和剪切流聯(lián)合作用下的溫升：
1.壓差流和剪切流互成正交的情況；
2.壓差流與剪切流同向或反向的情況。
油膜的熱楔效應(yīng)，與油膜的厚度有密切的關(guān)系，油膜越薄，溫升就越高，相應(yīng)的承載能力也越大。
展開 彈性流體動力油膜理論
它研究的主要對象是名義上的線接觸和點接觸的油膜形成和潤滑問題
在重載接觸中，名義上是線接觸或點接觸，實際上受載后的接觸卻發(fā)生在一個較為窄小的面積上。在接觸區(qū)內(nèi)壓力很高，使表面產(chǎn)生相當(dāng)大的彈性變形，同時也使其間的潤滑油粘度大為增加。理論分析和試驗研究證實，在一定的條件下，接觸區(qū)內(nèi)可形成將兩表面完全隔開的油膜。
這類潤滑問題的特點是：要考慮接觸面的彈性變形和潤滑油的粘度變化。
實際上，接觸體表面都不是絕對光滑的，設(shè)兩表面粗糙度的均方根值分別為和
用表示兩表面合成的粗糙度，
用 h 表示兩表面間形成的平均油膜厚度；
則表示彈流油膜比厚，它反映著彈流潤滑的性能。
當(dāng)3" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/images/202205/tZjrtupswVRT5euQNenMAp.png?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/images/202205/tZjrtupswVRT5euQNenMAp.png?
展開 
靜壓支承油膜理論簡述
靜壓支承的關(guān)鍵問題在于，當(dāng)外負(fù)載力發(fā)生變化時，如何保證支承面上的流體動反力（即承載能力）也隨之發(fā)生變化，使二力始終保持在允許的油膜厚度下相平衡，既不使支承面發(fā)生固體接觸，也不能讓支承面產(chǎn)生過大的間隙從而造成大量泄漏。
辦法就是在油腔進口前裝阻尼器，使支承具有雙重阻尼，（即進口固定阻尼與支承面密封帶可變間隙阻尼的串聯(lián)），實質(zhì)上是一個具有壓力反饋的閉環(huán)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，支承面同時具有三個作用：
1.支承外負(fù)載力的作用
2.力—位移傳感器的作用
3.可變間隙阻尼器的作用
動態(tài)調(diào)節(jié)過程為：當(dāng)外負(fù)載力增加時，破壞了外負(fù)載力與流體支承反力的平衡，支承面密封帶處的油膜厚度便要減小；與此同時，由于間隙減小使得支承面的間隙處液阻增加，泄漏量減少，從而使油腔中的壓力提高，（這是由于串聯(lián)使通過固定阻尼器的流量與通過支承面密封帶可變間隙阻尼的泄漏流量是相等的，故通過固定阻尼器的流量也隨之減小，從而降低了固定阻尼兩端的壓降，使油腔內(nèi)的壓力提高），使支承面的流體動反力相應(yīng)提高，從而達(dá)到新的外負(fù)載力與支承面流體動反力，在新的油膜厚度下，達(dá)到新的平衡。
注：通過阻尼器的流量與阻尼器前后壓差呈正比
展開 有沒有人用Dynamics R4？ 自己整理的一個關(guān)于Dynamics R4的介紹。。。
2 正交剛度支撐單元；
2 非線性剛度支撐單元；
2 滑動軸承單元；
2 滾動軸承單元；
2 擠壓油膜阻尼器單元；
2 間隙單元；
2 軸向載荷單元；
2 端部約束單元；
2 梁單元、盤單元；
2 質(zhì)點單元
（3）全面的可選擇的假設(shè)與理論：軟件中綜合考慮了不同用戶的需求，在分析理論方面采用的不同理論并行的設(shè)計原則，用戶可以根據(jù)實際情況進行選擇。
2 滑動軸承支撐中的油膜力計算，根據(jù)情況不同可分為長軸承理論和段軸承理論，對油膜的考慮分為全油膜（2π油膜）和半油膜（π油膜）兩種假設(shè)。
2 擠壓油膜阻尼器的油膜力計算過程中，需要考慮端部密封和打開兩種情況，也即長短軸承理論，油膜也許考慮全膜和半膜兩種情況，軟件中都有選項可供用戶選擇。
2 對于不同的數(shù)值計算類型，軟件中編制了不同的運算算法，用戶可以選擇系統(tǒng)默認(rèn)或自行規(guī)定算法。例如，瞬態(tài)分析、模態(tài)分析、頻譜分析等均有算法與之相對應(yīng)。
（4）豐富的轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析功能
2 固有頻率和固有振型的計算
2 臨界轉(zhuǎn)速和振型的計算
2 轉(zhuǎn)子坎貝爾圖的繪制
2 瞬態(tài)響應(yīng)計算
2 轉(zhuǎn)子瀑布圖
2 滑動軸承支承下的 Jeffcott 轉(zhuǎn)子分析實例
2 滾動軸承支撐下轉(zhuǎn)子分析實例
2 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中間隙的考慮實例
2 轉(zhuǎn)子機匣系統(tǒng)的分析實例
2 轉(zhuǎn)靜子碰摩導(dǎo)致的反向渦動分析
2 穩(wěn)定性分析
2 渦輪機多支承軸系分析
2 主動磁力軸承
（5）數(shù)據(jù)后處理與輸出
Dynamics R4 具有專業(yè)的數(shù)據(jù)后處理功能：
2 可以用圖表處理包中的 Export Dialog，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至 EXCEL 中，供其它軟件使用。
2 可以根據(jù)得到的位移曲線繪制三維圖譜。
2 對特定選擇數(shù)據(jù)進行標(biāo)注，處理。
展開 關(guān)于Dynamics R4的介紹
2 正交剛度支撐單元；
2 非線性剛度支撐單元；
2 滑動軸承單元；
2 滾動軸承單元；
2 擠壓油膜阻尼器單元；
2 間隙單元；
2 軸向載荷單元；
2 端部約束單元；
2 梁單元、盤單元；
2 質(zhì)點單元
（3）全面的可選擇的假設(shè)與理論：軟件中綜合考慮了不同用戶的需求，在分析理論方面采用的不同理論并行的設(shè)計原則，用戶可以根據(jù)實際情況進行選擇。
2 滑動軸承支撐中的油膜力計算，根據(jù)情況不同可分為長軸承理論和段軸承理論，對油膜的考慮分為全油膜（2π油膜）和半油膜（π油膜）兩種假設(shè)。
2 擠壓油膜阻尼器的油膜力計算過程中，需要考慮端部密封和打開兩種情況，也即長短軸承理論，油膜也許考慮全膜和半膜兩種情況，軟件中都有選項可供用戶選擇。
2 對于不同的數(shù)值計算類型，軟件中編制了不同的運算算法，用戶可以選擇系統(tǒng)默認(rèn)或自行規(guī)定算法。例如，瞬態(tài)分析、模態(tài)分析、頻譜分析等均有算法與之相對應(yīng)。
（4）豐富的轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析功能
2 固有頻率和固有振型的計算
2 臨界轉(zhuǎn)速和振型的計算
2 轉(zhuǎn)子坎貝爾圖的繪制
2 瞬態(tài)響應(yīng)計算
2 轉(zhuǎn)子瀑布圖
2 滑動軸承支承下的 Jeffcott 轉(zhuǎn)子分析實例
2 滾動軸承支撐下轉(zhuǎn)子分析實例
2 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中間隙的考慮實例
2 轉(zhuǎn)子機匣系統(tǒng)的分析實例
2 轉(zhuǎn)靜子碰摩導(dǎo)致的反向渦動分析
2 穩(wěn)定性分析
2 渦輪機多支承軸系分析
2 主動磁力軸承
（5）數(shù)據(jù)后處理與輸出
Dynamics R4 具有專業(yè)的數(shù)據(jù)后處理功能：
2 可以用圖表處理包中的 Export Dialog，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至 EXCEL 中，供其它軟件使用。
2 可以根據(jù)得到的位移曲線繪制三維圖譜。
2 對特定選擇數(shù)據(jù)進行標(biāo)注，處理。
展開 Tribo-X|專用于軸承、齒輪等摩擦潤滑系統(tǒng)的摩檫學(xué)計算軟件
由于摩擦學(xué)現(xiàn)象發(fā)生在表面層，影響因素頗多，這就使得理論分析和實驗研究都較為困難，經(jīng)典三維CFD或者有限元計算難度很大。
Tribo-X應(yīng)用場景
摩擦學(xué)是有關(guān)摩擦、磨損與潤滑科學(xué)的總稱，是在研究摩擦和磨損過程中兩個相對運動表面之間的相互作用。由于摩擦引起能量的轉(zhuǎn)換、磨損則導(dǎo)致表面損壞和材料損耗，因而潤滑是降低摩擦和減少磨損的最有效措施。
常用摩擦潤滑系統(tǒng)
對于典型機械零件的潤滑設(shè)計，如滾動軸承、齒輪、凸輪結(jié)構(gòu)、滑動軸承、止推軸承、活塞/氣缸等，Tribo-X計算軟件考慮摩擦學(xué)問題中的多種影響因素，能有效解決傳統(tǒng)CAE方法計算困難、計算速度慢的問題，精確考慮各種特性對摩擦學(xué)結(jié)構(gòu)的影響，包括混合摩擦、湍流效應(yīng)、微觀粗糙表面、氣穴等。Tribo-X可以計算潤滑系統(tǒng)的應(yīng)變、摩擦和溫度等；是一個“數(shù)字放大鏡”，查看摩擦接觸的內(nèi)部，更好的理解整個接觸過程。
Tribo-X完成典型問題的計算通常只需要幾分鐘。能夠充分考慮以下因素：
1、流體動壓
各種流體潤滑問題都涉及在狹小間隙中的流體黏性流動，描寫這種物理現(xiàn)象的基本方程為雷諾方程。各種流體的潤滑計算是基于對雷諾方程的應(yīng)用和求解。Tribo-X求解器基于雷諾方程，進行對摩擦潤滑系統(tǒng)的計算。相比于經(jīng)典三維CFD所使用的Navier-Stokes方程，計算速度快，計算時間大幅降低，并且計算結(jié)果基本一致。
二維雷諾方程的應(yīng)用
三維NS方程(CFD)與二維雷諾方程（Tribo-X）計算結(jié)果對比
2、彈性流體動壓
經(jīng)典油膜動力學(xué)計算理論將摩擦副視為剛性體，使得計算得到的承載能力比實際承載能力偏低。
展開 基于ANSYS WB平臺的滑動軸承分析工具（一）
l 承載能力比
l 潤滑劑流量
l 剛度和阻尼系數(shù)
l 平均間隙填充系數(shù)
l 其他
四、Tribo-X inside ANSYS的客戶價值
解決了傳統(tǒng)CAE方法難以計算油膜軸承的困難；
將滑動軸承快速求解器Tribo-X與ANSYS進行集成，可基于ANSYS模型進行油膜軸承計算；
研究軸承受力狀態(tài)，獲取軸承重要參數(shù)；
快速精確的軸承油膜動力學(xué)分析
軸承彈性變形分析
軸承表面粗糙度混合摩擦分析
軸承剛度/阻尼系數(shù)計算，與轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析集成
統(tǒng)一的集成環(huán)境：ANSYS Workbench
CAD集成，實現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計
optiSLang集成，實現(xiàn)參數(shù)敏感性與優(yōu)化分析
以上是作者王慶艷老師基于Tribo-X inside ANSYS結(jié)合軟件的需求、理論、功能及應(yīng)用方向進行介紹，后續(xù)文章將結(jié)合具體應(yīng)用方向的示例進行介紹。歡迎感興趣的朋友持續(xù)關(guān)注。
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