两表面速度均为任意方向的非牛顿椭圆接触等温弹流润滑分析

提出了一种简单易行的方法用于进行两表面速度均为任意方向的等温点接触弹流润滑分析;建立了等温非牛顿椭圆接触弹流润滑的数学模型,综合考虑了两表面速度同向、反向及不共线且与椭圆短轴成一定角度的工况,并得到了两表面速度均为任意方向的等温数值解.结果表明:随着两表面速度方向的改变,合卷吸速度的方向不断变化,接触椭圆在计算域内的倾斜角度也随之改变;由于接触椭圆与坐标轴成一定角度,油膜的压力和膜厚不再与Y=0平面对称,Y=0平面内第二压力峰和油膜颈缩出现在出口区,而在X=0平面内第二压力峰和油膜颈缩出现在入口区.     

圆形可倾瓦推力轴承入油边界条件的确定

采用有限元法对Reynolds方程、能量方程及弹性方程进行了联立求解,通过计算瓦边法向平均速度,较精确地确定了瓦的入油边界条件,从而更精确地计算出圆形瓦的压力分布及温度分布,通过轴承试验台试验发现,计算结果和实验结果较吻合。     

低温微量超声雾化声学系统

针对低温微量超声雾化声学系统中的关键部件单波长超声雾化喷嘴进行研究。首先基于等效电路原理和传输矩阵法分别建立了带中心孔换能器和带中心孔复合变幅杆的频率方程,并应用数学分析软件获得了准确的数值解,实现了超声雾化喷嘴的全谐振。然后,对其进行有限元动力学分析和振动特性测试,结果表明二者相对于设计频率25 kHz的偏差率在0.6%以内,且空载超声振幅达13.5μm。之后,应用流体仿真分析软件对砂轮-工件磨削区进行流场特性分析,结果表明低温微量超声雾化声学系统可以解决磨削区涡流现象的产生。最后,通过对该系统使用前后两种润滑方式的磨削结果进行测试发现：低温微量超声雾化润滑不仅切削液使用量少,而且可以避免工件表面出现烧伤和硬度降低。     

超低温摩擦学研究进展

近年来，随着深空探测、超导和量子计算等技术的发展，越来越多的装备需要在极端低温工况下服役，超低温引起的润滑问题日益显现.目前超低温摩擦学研究相对较少，主要集中在材料摩擦学性能的变化研究方面，对其背后作用机制的研究并不深入.超低温下大多数固体润滑材料的耐磨性能变差，难以满足长时间服役需求；材料的摩擦学行为受环境、制备方法以及材料种类等众多因素影响，摩擦学性能变化趋势和程度有所不同，难以形成统一的认识.本文作者从超低温对材料原子和电子运动抑制作用的本质出发，归纳分析了超低温对润滑材料摩擦学性能的影响机制，从超低温引起力学性能变化、摩擦界面间的化学反应活性变化、相结构及界面结构变化以及电子-声子耦合等微观能量耗散形式等4个方面的影响机制进行了介绍，并对未来超低温摩擦学的发展方向和亟需解决的问题进行了展望.     

软基体医用导管涂层围压式摩擦实验技术研究及应用

附着有功能涂层的导尿管、静脉导管等软基体医用导管在临床使用时会和人体尿道、血管等内表面组织发生摩擦，存在涂层脱落的风险，因此，需对其润滑性能和附着性能进行测试表征。基于临床实际使用工况，研制了一种软基体医用导管涂层围压式摩擦实验装置，并发展了相关的涂层润滑性能、附着性能表征方法；同时，利用该装置对附着有聚乙烯吡络烷酮的导尿管进行了实验。结果显示，乳胶和PVC基体的导尿管的平均摩擦系数分别为0.0143和0.0153;该方法的测量结果不易受试样尺寸、基体材质、围压压强影响；同时，根据该装置监测摩擦力的变化情况可以灵敏地判断涂层脱落情况；该实验技术可以有效解决软基体医用导管涂层润滑性能、附着性能的表征难题。     

类石墨非晶碳膜与不同硅油构建的固-油协同润滑研究

硅油由于具有良好的化学稳定性、黏温特性和耐高温等性能，在机械设备的润滑方面发挥了重要作用.但是在边界润滑条件下，硅油在常见金属摩擦副界面的摩擦系数较高且造成的磨损较大，润滑效果不理想.利用类石墨非晶碳与硅油构建固-油协同润滑体系，对比研究了氢离子注入改性前后的类石墨非晶碳膜(GLC)与不同基团封端硅油的固-油复合边界润滑条件下的摩擦学性能.结果表明：类石墨碳膜与硅油复合后表现出显著的固-油协同润滑效应，其摩擦系数低至0.02，磨损率低至5.3×10^-8mm³/(N·m).相比于注入改性的GLC膜，未改性GLC膜与含有极性基团封端的硅油复合表现出更低的摩擦系数.这可能主要源于未改性GLC膜的碳原子主要以sp2杂化键存在，其π电子能够与硅油的极性基团产生偶极诱导作用，使油膜在摩擦界面吸附更为稳固.但是，注入改性的GLC膜由于力学性能的改善，其与多数类型的硅油复合后的抗磨损性能总体优于未注入的GLC膜.     

基于流体动压原理的密封槽型优化方法

为得到螺旋槽动压密封最优槽型参数，进一步提高其流体润滑特性，基于流体动压原理提出以恒闭合力下典型参数螺旋槽密封参数为初始值，以动压密封螺旋槽的结构参数槽数、槽宽比、槽坝比以及螺旋角为变量，以泄漏率与开启力之比最小化为优化目标的槽型优化方法.采用参数化建模方法，建立优化数学物理模型，得到一系列优化槽型，分析并讨论了新方法的优化机制，最后对两种优化槽型与初始槽型进行了分析对比，结果表明：对于不同转速和优化槽数，提出的优化方法具有较好的适用性，优化所得槽型集中表现为A、B两种结构参数，按螺旋角β、槽宽比γ1以及槽坝比γ2的顺序分别为15°、0.50以及0.55和22.5°、0.55以及0.55.新方法的优化机制为：通过调整螺旋角、槽宽比和槽坝比，外移压力峰值和均化周向压力，同时，减少槽和坝区流体转移，降低流体出口流速，实现保持高开启力以及降低泄漏率的目标.对典型螺旋槽和A、B槽型进行性能对比，结果表明：在小膜厚段，流体膜生成率均较大，因此高膜厚的典型螺旋槽为优选槽型，而在大膜厚段，泄漏率较低的B型槽为优选槽型，而A型槽在全膜厚段的表现介于二者之间.     

限量供油对速度交叉工况下润滑特性的试验研究

速度交叉效应对摩擦副表面润滑剂迁移及润滑状态改善具有重要意义.利用表面速度异向光干涉润滑油膜测量装置，在限量供油条件下，改变两固体表面卷吸速度与滑动速度夹角ε，研究了该角度变化对润滑油膜及油池边界的影响.结果表明，卷吸速度与滑动速度呈一定夹角时，部分润滑剂再分配至接触区参与成膜；由于润滑速度交叉行为导致润滑剂横向运输效果增强，限量供油条件下的润滑状态改善.此外，低供油量(0.1μl)限制了速度交叉效应的润滑增效性，产生的低油池边界减弱了两侧润滑剂的有效交汇.     

三维碳毡支撑型聚酰胺纳米复合材料的摩擦学行为

以碳毡(CF)为三维支撑材料，通过一步水热法将氧化石墨烯(GO)和石蜡(PW)负载到碳毡上制备CF/GO/PW三维润滑增强体，再通过原位聚合的方法制备聚酰胺/CF/GO/PW复合材料.对CF/GO/PW三维润滑增强体的微观形貌和复合材料的结构等进行表征测试，研究了纯聚酰胺6 (MCPA6)及其复合材料的摩擦学性能和力学性能，以及GO与PW的比例对材料摩擦学性能的影响.研究发现GO与PW的质量比为1:3时，复合材料的摩擦学性能达到最佳水平，与纯聚酰胺相比，复合材料的摩擦系数和比磨损率分别降低了87%和73%，这是碳毡与基体界面性能的改善和GO/PW与CF一块起到协同增强润滑的结果；复合材料的拉伸模量和弯曲模量分别提高37%和155%，表明CF/GO/PW三维润滑增强体对复合材料具有明显的增强作用.