Modeling of the voltage-controlled friction effect

Abtract A phenomenological model of the dependence of friction coefficient on external voltage is proposed based on experimental results of friction and electric current of three different tri-bopairs, Si₃N₄-ball/steel-disc, Si₃N₄-ball/brass-disc and SiO₂-ball/steel-disc, lubricated with zinc strearate suspension. It was found that the variation of friction coefficient correlates with the variation of electric current for all of the three tribopairs. The change in electric current is considered to be caused by the rate of electrochemical reactions occurring on the rubbing surface. By taking the electrochemical reaction into account in the total energy consumption, an expression for describing the relationship between the rates of friction coefficient and electric current is derived, and the constants included in the expression are determined through curve fitting of experimental data.     

磨合过程对流体润滑性能影响的数值分析数学模型

建立了非牛顿流体热弹流润滑数学模型,对重载条件下磨合过程进行数值分析,在考虑具有粘塑性本构的非牛顿流体时,采用了高效粘度法对建立的方程进行了解算。结果表明,热解的摩擦系数明显低于等温解的摩擦系数,当进一步考虑流体的非牛顿效应时,不仅温升的结果更为符合实际,摩擦系数也更接近试验结果。     

表面特性对纯滑弹流油膜形状和摩擦力的影响的试验研究

针对界面滑移效应可能产生较低的摩擦力,采用具有不同表面浸润性的玻璃盘,进行了纯滑弹流润滑试验.在采用SiO2镀膜玻璃盘的球-盘接触高聚物纯滑润滑试验中,从弹流到动压润滑的摩擦系数曲线呈现不同于传统Stribeck曲线的两个拐点.两个拐点分别与凹陷出现及弹性变形消失相关联.在较低载荷下,不同盘表面产生相近的干涉图像和摩擦系数曲线,高聚物的非牛顿效应产生的表观滑移可能是入口凹陷及非典型摩擦系数曲线的主因;在较高载荷下,盘滑试验中铬盘产生的摩擦系数和油膜厚度均较SiO2盘低,具有较低表面能的铬盘产生的界面滑移被认为是产生较低摩擦系数的主因.     

磨合过程对润滑性能影响的数值分析——粗糙峰与轮廓的磨损

用非牛顿流体热弹流润滑方程对整合过程进行了解算。解算中考虑了光滑表面的轮廓磨损与不同高度和斜度的微突体磨损对润滑特性的影响。分析结果表明,在重载条件下表面轮廓磨损不利于润滑,而表面微突体的磨损则有利于润滑,当同时考虑表面轮廓和粗糙度时,在一定磨损高度内,磨损显著增另润滑膜的最小膜厚,从而有利于润滑。     

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.     

高压条件下界面滑移长度的定量测量

采用光干涉技术对高压条件下的界面滑移现象进行了试验研究.通过追踪冲击封油核心的运动位移,实现了对滑移长度的定量测量.结果表明:在纯滑条件下封油核心并不以卷吸速度运动,而是在盘纯滑时小于卷吸速度、球纯滑时大于卷吸速度,从而说明了滑移发生在玻璃盘表面.对封油核心的运动特征进行分析,得出了油膜界面滑移长度及剪应变率.试验分析表明滑移长度随油膜厚度、初始封油压力和润滑油黏度的增加而增加;随速度的增加而呈现减小趋势.     

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.     

基于Circular模型的大剪应变率点接触弹流界面滑移数值分析

采用Circular流变模型,将假定的流体的极限剪应力特性模型拟合入Reynolds方程,编写Fortran语言程序,数值模拟界面滑移效应.计算从弹流润滑(EHL)延展到动压润滑(HL)区域.随着速度增加,摩擦系数曲线出现反常波动,表现为两个异常拐点.在中、高速度下,模拟获得的接触轮廓等值线图中观测到入口凹陷及中心区下凸.进一步讨论了载荷、速度、综合弹性模量、滑滚比等因素对滑移的影响.界面滑移效应被认为是产生反常接触轮廓和摩擦力波动的主因,与试验结果互为验证.