Page 45 - 《摩擦学学报》2020年第4期

第 4 期 梁鹤, 等: 轴承内部润滑油分布及回流的试验观察与研究 455

1.2 由于轴承中存在载荷不稳定的情况，部分钢球与

1.1 外圈形成的接触区半径较小，部分接触区半径较大，
1.0 从而引起入口区油池大小震荡. 在轴承连续运转时，
外圈内表面的油被推离开轨道. 由上节可知自由表面
D 0.9
After first ball After second ball 上的润滑油回流极其缓慢，故在外圈上会形成1个与
0.8
最大承载钢球接触区等宽的轨道. 图9所示为不同钢
0.7 Oil B
Oil C 球滚过视场中心时与外圈所形成接触区周围的油池
0.6 情况. 图9(a)所示为某钢球因载荷小，所形成的接触区
−0.25 0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00
t/s 直径小于已有润滑油轨道宽度的情况. 可见此时接触

Fig. 7 Variations of dimensionless oil track width with 区附近并未形成明显油池. 图9(b)所示为另一钢球的
time between two adjacent steel balls (oil supply
接触区与轨道宽度基本一致的情况. 此时接触区联通
volume: 4 ml, n = 8 r/min)
图 7 相邻两个钢球间无量纲宽度随时间的变化 两侧油带，形成1个富油润滑油池.
(供油量4 ml；n = 8 r/min) 比较图8和图9可以发现，接触区入口的润滑油主
要来自两侧油带. 原理如图10所示，在轴承连续运转
障了接触区始终存在1层有效的润滑油膜. 图8所示为
时，外圈内表面的润滑油被推离轨道，当承载最大的
某一钢球与外圈形成的接触区从左至右滚过视场范
钢球通过承载区后会在外圈内表面形成1个与最大承
围时油池大小和形状的变化. 当接触区刚进入视场时 载钢球接触区等宽的润滑油轨道. 没有钢球碾过时，
[图8(a)]，其入口油池非常小. 当其滚至视场中心时 由上节分析可知，两侧油带仅仅依靠表面张力向中间
[图8(b)]，入口区与一侧油带联通，其入口油池逐渐增 聚拢，回流效果受润滑油自身黏度等特性影响效果不
大. 当其继续滚至视场右侧边缘时，油池仍然可以保 明显；当有钢球碾过时，如果钢球所受的载荷较小，则
持，从而在一定程度上改善了接触区的供油情况. 该钢球与玻璃环内表面形成的接触区宽度小于已形

(a) (b) (c)

Fig. 8 Variations of the shape of inlet oil reservoir with the passage of a steel ball
图 8 钢球滚过不同位置时接触区和入口区的油池形态

(a) (b)

Fig. 9 Variations of the shape of inlet oil reservoir for different ball-outer ring contacts
图 9 不同钢球与外圈形成不同大小接触区的入口供油情况