表面凹槽对流体动压润滑油膜厚度的影响

利用自行研发的面接触光干涉油膜厚度测量系统,对表面凹槽滑块的流体动压润滑油膜厚度进行了试验测量,试验中以静止的微型凹槽滑块平面和旋转的光学透明圆盘平面构成润滑副,且两润滑平面始终保持平行;在固定的载荷(速度)条件下,对油膜厚度-速度(载荷)曲线进行测量.结果表明：凹槽的宽度,深度,方向和位置等因素对油膜厚度有着重要影响.同时采用经典Reynolds方程对油膜厚度进行了理论计算,结果表明理论值在某些条件下并不能解释试验结果.     

微型滑块面接触润滑油膜测量系统

本文介绍了1种微型面接触润滑油膜厚度测量系统,在一定载荷下以静止的微型滑块平面和旋转的光学透明圆盘平面形成流体动压润滑油膜,利用光干涉方法对润滑油膜的最小厚度值进行测量.微型滑块工作面为高反射率研抛平面,光学透明圆盘表面镀有析光薄膜,利用1种柔-刚性结构对微型滑块进行定位,可实现滑块平面对圆盘平面倾角的任意调节和动态保持.使用该测量系统还可以获得在不同的滑块倾角、速度和载荷下的面接触润滑油膜.并且测量结果与经典润滑理论有较好的一致性.     

接触角滞后与流体动压润滑的相关性研究

理论研究表明不同润湿性界面对流体动压润滑油膜厚度有着显著地影响，一般采用接触角(CA)来表征固液界面润湿性. 而由热力学原理推导出的界面势能垒理论模型不仅与接触角相关，也是接触角滞后(CAH)的函数. 本文作者通过对不同基体材料的滑块进行表面张力修饰，获得了不同亲和性的界面. 利用干涉法及荧光法分别测量了不同润湿性界面的流体动压润滑膜厚及油膜受剪切的流动特性，研究了接触角及接触角滞后两个界面参数对流体动压润滑油膜厚度的影响，并对势能垒与接触角滞后的关系进行了讨论. 结果表明:接触角与流体动压润滑油膜厚度的相关性较差，接触角滞后可以更好地表征界面效应对流体动压润滑油膜厚度的影响.      

表面亲润性对限量供油润滑影响的研究

利用面接触润滑油膜测量系统,研究了固液界面亲和性对限量供油润滑的影响.试验中以静止的微型钢滑块和旋转的光学透明圆盘形成流体动压润滑薄膜.结果表明:在表面能较高的圆盘面上润滑油均匀铺展,润滑膜厚随供油体积的增加而增加.当盘面表面能较低时润滑油因反润湿以离散油滴的形式分布,供油体积较低时形成膜厚较高.对于试验中采用的最低供油量,表面能较低的盘面产生较高的膜厚.试验观察到的现象与润滑剂在润滑表面的分布有关.     

固体表面FAS膜转移对面接触油膜润滑影响的试验研究

利用滑块-盘面接触润滑油膜测量系统,在限量供油条件下,研究了滑块表面涂镀的疏油FAS(C₁₃H₁₃F₁₇O₃Si)膜对油膜润滑的影响. 结果表明:部分FAS膜可以透过油膜自发地转移到玻璃盘上;由于FAS转移膜的反润湿作用,玻璃盘面上接触区出口的润滑油膜回流增强;润滑油在玻璃盘润滑轨道上由原来的双侧脊分布转变为离散液滴分布,并向润滑轨道中心区域聚集,增强了入口区供油,油膜厚度增加.      

固体表面润湿性对滑块-盘接触润滑供油的影响

基于荧光技术，研究了固体表面润湿性对滑块-盘面接触供油的影响. 试验中以静止滑块和旋转玻璃盘构成摩擦副，润滑油围绕该面接触区构成一个供油油池. 结果表明:充分供油条件下，滑块表面的润湿性影响油池润滑剂的分布，但仍能保证接触区润滑剂的充分供给. 限量供油条件下，接触区外滑块表面润湿性影响了油池分布以及入口润滑剂的供给，低润湿性加剧接触区乏油程度，直接导致膜厚的降低. 润滑剂的高表面张力及在盘表面的低粘附都会改善润滑剂在润滑轨道上的回流；润滑剂在盘表面的反润湿现象导致了离散分布的微液滴，对润滑轨道上的回流和润滑油膜的形成起到了正面作用.      

润滑薄油膜承载力的测量

利用面接触润滑油膜测量系统研究了固定倾角滑块轴承承载力问题.在滑块倾角和载荷固定不变的条件下测得油膜厚度与速度的关系,经过参数转换,得到无量纲承载量曲线.这不同于传统方法中在不同收敛比下对油膜压力的直接测量.结果表明:在薄油膜条件下实际承载量曲线和理论曲线表现了相同的变化趋势;实测值小于理论值;理论认为无量纲承载量唯一由收敛比决定,而实验结果表明无量纲承载量曲线受滑块倾角、载荷和润滑油性质的影响.     

条状润湿表面对面接触限量润滑油膜的影响研究

利用面接触油膜润滑测量系统，研究了条状润湿表面对有限量供油条件下入口区供油分布及润滑油膜厚度的影响. 对玻璃盘润滑轨道两侧进行疏油化处理，形成中央条状润湿区域，在有限量供油条件下测量不同速度下的油膜厚度. 结果表明在表面力驱动下，润滑油向中央条状亲油区域集中，改善了入口区供油，促进了限量供油条件下的油膜形成. 相对油膜厚度随速度的增加呈“S”型变化，同时研究了润滑油黏度及供油量等工作参数对条状润湿轨道作用的影响.      

面接触润滑油膜测量系统滑块倾角的快速计算

在面接触润滑油膜厚度的光干涉测量中,需要确定滑块和玻璃盘所形成的微小倾角.一般通过目测干涉条纹的数量计算倾角,效率低且误差大.根据滑块表面干涉条纹等距,光强呈周期性变化的特点,对滑块面的干涉光强曲线进行傅里叶变换,综合采用Rife-Jane和重叠FFT相位差法进行频率插值,较好地消除了频谱泄漏,较准确计算干涉条纹数量,从而得到滑块与玻璃盘间的倾角.试验证明:当条纹数量大于5时该方法的测量相对误差在1%以下,具有很强的抗干扰能力.对不同倾角下的油膜厚度进行了测量,得出了润滑油膜的无量纲承载量-滑块收敛比曲线.结果表明:膜厚较高时,无量纲载荷最大值出现在收敛比为1.2左右的位置,但当膜厚较低时,无量纲载荷最大值出现在收敛比大于2的位置,偏离了经典理论.     

润滑剂边界滑移及其对弹流润滑特性的影响

基于润滑剂在弹性流体动力润滑状态下表现出类似塑件固体的非牛顿特性，根据塑性屈服和流体动力润滑理论，建立了考虑润滑剂在固液界面滑移的线接触弹流润滑失效预测模型。计算结果显示：载荷和滑滚比对润滑油膜厚度影响显著；在一定载荷和滑滚比下，润滑油膜将丧失承载能力而破裂。与现有理论及实验数据对比，线接触弹流润滑失效预测模型的计算结果与实验结果具有较好的一致性。     

流体润滑条件下BSA水溶液吸附膜的光干涉测量

利用面接触流体润滑光干涉测量装置,对BSA水溶液的润滑和吸附特性进行了试验研究.试验中润滑接触副由静止的钢块和旋转的玻璃盘组成,结果表明润滑膜厚度随速度的增加而增加,随载荷的增加而减小.BSA在钢滑块表面形成两种类型的吸附,一为连续的薄膜层,二为离散的蛋白质凝聚团簇.同时证实了钢块表面微观腐蚀的发生,并由入口区向出口区扩展,该腐蚀促进吸附膜的增长.吸附层的形成受润滑膜剪应变率和压力的影响,高的剪应变率和低的载荷有利于吸附膜的增长.     

A Simplified Model for Calculating Hydrodynamic Lubrication Film Thickness in Elastoplastic Line Contacts

The present paper proposes a simplified model for calculating hydrodynamic lubrication film thickness in elastoplastic line contacts. According to the Saint-Venant’s principle, the pressure in the contact is taken as uniformly distributed, this gives the contact surface elastic deformations in the inlet zone far away from the contact center close to real ones while gives those close to the contact center greater than real ones. This treatment is validated for hydrodynamic lubricated elastic contacts for relatively light loads and high rolling speeds. It gives the film thickness at the contact center a little higher than that calculated based on the real elastic model. The treatment is extended to a hydrodynamic lubricated elastoplastic line contact. The contact surfaces in the inlet zone are assumed as elastic and their deformations are calculated based on the uniform pressure distribution in the elastoplastic contact area. An inlet zone analysis is taken for obtaining the calculating equation of the hydrodynamic film thickness at the contact center. The equation overestimates the central film thickness but gives a satisfactory film thickness prediction for the heavy load which gives significant plastic deformations in the elastoplastic contact. It is found that when the load is lighter than 0.6 w _pc , the contact can be taken as elastic when calculating the central film thickness, while when the load is heavier than 0.6 w _pc , the contact can be taken as fully plastic; Here w _pc is the critical load for the contact fully plastic deformation. The plastic deformation in an elastoplastic line contact is found to reduce the hydrodynamic lubrication film thickness in the contact. This reduction is greater for higher rolling speeds and heavier loads. However, it is significantly dropped with increasing surface hardness.     

定量供油下球-环/球-盘接触形式润滑特性对比

采用球-环接触和球-盘接触形式的光干涉润滑油膜测量仪,在定量供油条件下观察两种接触形式下的不同润滑特性,分析了润滑差异性的内在机制. 结果显示:在低速条件下球-盘接触膜厚始终高于球-环接触膜厚,由接触几何特性差异导致的不同动压效应、侧泄效应和润滑剂流动是其主要原因;在高速条件下球-盘接触形式易出现入口乏油,而球-环接触在整个测试速度范围内未出现乏油,不同的离心力作用方向是导致这种差异的诱因. 试验还观察与分析了黏度对两种接触方式下润滑特性的影响:低速条件下,高黏度润滑剂易导致球-环接触出现乏油;高速条件下,高黏度润滑剂能够推迟球-盘接触时乏油状态的出现.      

一维滑块的向列相液晶润滑分析

基于一维向列相液晶的流动方程，研究了具有不同Leslie系数的5CB和MBBA向列相液晶在不同形状的平面滑块、指数型滑块以及双曲线型滑块中的润滑特性．结果表明：等效粘度、压力分布和载荷等在不同滑块润滑下均随向矢角度增加而增大；不同形状滑块的压力分布和载荷从小到大排列依次为平面滑块、指数型滑块和双曲线型滑块；可以通过向矢角度的变化控制摩擦系统的润滑性能．     

基于双色光干涉的面接触润滑油膜在线测量

根据面接触润滑油膜红绿双色光干涉强度调制信号,构造了基于光流和动态时间弯曲技术的追踪算法,对一维调制光强曲线上与膜厚具有对应关系的特定目标区域进行实时追踪,从而实现了在线实时膜厚测量.通过与稳态离线测量结果对比,验证了该在线测量系统的准确性和可靠性.利用该系统对三角波形式变速过程中流体动压润滑瞬时膜厚进行了测量,揭示了膜厚滞后于速度变化的规律.