凹坑表面形貌在面接触润滑状态下的减阻研究

设计了一套试验装置,并在面接触润滑状态下,进行凹坑表面形貌的润滑试验.结果表明,在一定的试验条件下,由于摩擦副接触面上凹坑形貌的存在,可观察到有气泡稳定存在于油膜中.气泡的存在取决于凹坑的深度和润滑油量,凹坑深度越深,润滑油量越少,稳定存在的气泡比例越高.分析可知,由于接触面中气油界面的弯月面力作用,气泡被封存于凹坑中,从而能稳定存在,因此,在乏油润滑时,在润滑油和气泡的共同承载作用下,较其他试样,摩擦力明显减小.在面接触润滑时,从乏油润滑到全膜润滑的过程中,存在着一个最优凹坑深度,在此深度时,摩擦阻力最小.通过计算分析可知,凹坑的最优深度和摩擦副间距大小相当,且理论分析结果和试验结果吻合.     

粗糙度纹理对有限长线接触混合润滑影响

采用统一Reynolds方程建立有限长线接触混合润滑模型,研究横向、纵向和二维规则表面粗糙度的波长、幅值及工况变化对润滑影响.结果表明:波长、幅值与工况对三种表面粗糙度接触副的润滑影响类似;随着载荷增大,平均膜厚降低,摩擦系数、接触载荷比与接触面积比均增大;随着转速升高,平均膜厚增大,摩擦系数、接触载荷比与面积比均降低,其中摩擦系数随转速进一步增大而小幅升高.在润滑状态转换区域润滑特征参数变化显著,而其他润滑区域变化平缓.沿卷吸速度方向的压力与膜厚波动分布存在相位差,垂直方向则同相位;相同的工况和粗糙度参数时,纵向粗糙度分布更有利于接触润滑.     

关联表面分形特性的润滑模型

在分配有面粗糙度与材料表面分形特性关系的基础上，将分形特性引入润滑方程，提出了关联表面分形特性的润滑模型，并分析了润滑模型中压力流量因子和剪切流量因子与表面分形维数之间关系。计算结果表明：在相同分形维数（D）下，随着微突体纵横比v的增大，压力流量因子和剪切流量因子相应增大，且其随分形维数D的变化同随油膜粗糙度比H的变化相比呈现出更强的不规则特性，出现局部最大和最小值，并且分辨率较高。     

润滑条件下铜锌合金表面粗糙度对磨损率的影响

采用基于原位全息显微技术和放射性核素技术的试验装置对润滑条件下的Cu Zn36和100Cr6进行了摩擦磨损试验,分析了Cu Zn36在试验过程中的摩擦磨损特性,以及摩擦系数、磨痕表面粗糙度和实时磨损率之间的关系,进而建立了关于表面粗糙度的磨损模型,并通过拟合优度方法对磨损模型进行了评价.结果表明:在试验磨合的初始阶段,Cu Zn36表面平整性被迅速破坏而产生了较高的磨损率,随着试验的进行,磨痕表面的强化层逐渐形成,表面粗糙度和实时磨损率逐渐降低并趋于稳定.磨损模型的拟合优度R2的计算结果为90.23%,说明建立的磨损模型能够对给定工况下的实时磨损率进行较为准确的预测.     

含硼和氮的脂肪酸水基润滑添加剂的制备及其摩擦学性能

通过在脂肪酸分子中引入硼和氮，合成了新型水基润滑添加剂(BNR)，用红外光谱仪对其主要官能团进行了鉴定，用四球摩擦磨损试验机考察了合成产物在水中的抗磨和极压性能，用X射线光电子能谱仪分析了钢球磨损表面典型元素的化学状态，并探讨了该类添加剂的极压抗磨作用机理．结果表明：含硼和氮的水基润滑添加剂具有优良的抗磨和减摩性能；由于长链脂肪酸分子的载体作用、硼的缺电子性、氮的高反应活性以及三者的协同作用，添加剂在钢球磨损表面形成了高强度的吸附膜和(或)摩擦化学反应膜，从而表现出良好的抗磨和极压作用．     

不同表面粗糙度的摩擦副润滑状态的 Stribeck曲线研究

利用Stribeck润滑曲线理论分析和薄膜润滑试验考察了不同表面粗糙度的钢球与圆盘点接触及钢滑块与圆盘面接触摩擦副的润滑状态，通过改变圆盘转速获得了包含薄膜润滑状态的Stribeck曲线．结果表明：在Stribeck曲线上可以划分出薄膜润滑状态，其位于摩擦系数谷底附近；薄膜润滑的产生及其区间大小同圆盘表面粗糙度密切相关；圆盘表面粗糙度较小时更易形成薄膜润滑状态，而圆盘表面粗糙度较大时薄膜润滑状态不明显；光滑表面对应的Stribeck曲线谷底较宽，相应的薄膜润滑区间亦较宽．     

边界润滑条件下天然橡胶—钢磨损机理的研究

研究了边界润滑条件下天然橡胶磨损20^＃钢的机理,采用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪分析了钢和橡胶的磨损表面形貌、元素含量和化学状态,用镜面全反射傅立叶红外光谱仪分析了磨损表面官能团的变化,结果表明：20^#钢被天然橡胶磨损的物理过程为磨粒磨损（微切削）;20^#钢被天然橡胶磨损的化学机制包括钢本身的氧化（主要氧化产物为Fe2O3、FeO和Fe3O4）,钢氧化物与天然橡胶大分子链间的反应,钢氧化物与氧化的矿物油烷烃链间的反应以及与矿物油中S元素间的反应,基信要反应产物为含有Fe－C的钢－聚合物以及含有Fe－O的聚合物。     

高精度线接触时变弹流润滑问题的数值模拟研究

针对一类简单的粗糙度模型,采用高阶间断有限元法对线接触时变弹流润滑问题进行高精度数值模拟,采用网格自适应方法减少计算量,用适合高阶格式的惩罚方法处理自由边界,对不同几何参数下该类粗糙度模型进行计算.结果表明,自适应高阶间断有限元方法可以捕捉到时变情况下相对微观的物理细节,如由粗糙度和时变效应所引起的额外压强峰,而采用传统低精度方法很难捕捉到.     

润滑条件下激光加工纹理的摩擦磨损

采用YAG纳秒激光器在45#钢平板试样表面制备纹理,考察了不同润滑状态下表面纹理对摩擦学性能的影响.45#钢表面纹理采用了不同间距的点、槽和网格形貌,并在UMT-Ⅱ试验机上与SiC钢球配副,分别在石蜡和机油润滑条件下进行往复摩擦试验,得出了试验条件下的Stribeck曲线.结果表明,在Hersey数较小时,纹理的引入不利于材料摩擦系数的降低,Hersey数的增加有助于摩擦学性能的提高.网格状纹理间距越小摩擦系数越大.网格状形貌试样相对于点和凹槽形貌试样,表现出更好的摩擦学性能.     

步态条件下人工膝关节线接触弹流润滑分析

参照关节模拟试验机的运动和力学参数,利用多重网格技术对人工膝关节摩擦副进行了1个步态周期仿人体环境线接触弹流润滑仿真,关节支承表面的弹性变形按半无限体计算.同时,观察了几种参数对流体压力分布和膜厚形状的影响.结果表明:在1个步态周期内,中心压力与载荷变化基本相同,且等效曲率半径的变化会引起中心压力的跳跃.站立相时在卷吸和挤压膜效应的共同作用下,中心膜厚呈逐步减小并伴随着波动;摆动相时,载荷固定,膜厚的变化主要与卷吸速度有关.减小胫骨平台曲率半径有助于提高滑液膜厚度;延长步态周期的时间,会使滑液膜厚减小.     

润滑油添加剂——偏硼酸钠抗磨特性的研究

作者利用四球试验机和Timken试验机研究了白油中所含偏硼酸钠的抗磨特性,以及分散剂和结晶水对偏硼酸钠的抗磨性能的影响,并且利用X—光电子能谱仪(XPS)和俄歇电子能谱仪(AES)考察了摩擦表面的组成及硼的价态。结果表明,含偏硼酸钠的白油能在摩擦表面形成含偏硼酸钠的表面膜而具有较好的抗磨性,硼在摩擦表面膜中以偏硼酸钠的形式存在,钠和钙的石油磺酸盐型分散剂会降低偏硼酸钠的抗磨性,而丁二酰亚胺类分散剂则能提高其抗磨性。     

二硫化钨纳米粉体作为锂基润滑脂添加剂的摩擦学研究

制备了二硫化钨纳米粉体作为添加剂的锂基润滑脂,采用SRV-Ⅳ摩擦磨损试验机考察了二硫化钨对锂基润滑脂摩擦学性能的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDAX)、X射线光电子能谱仪(XPS)对磨损表面的微观形貌、元素含量和价态进行了表征,分析了其润滑机理.结果表明:二硫化钨纳米粉体能够显著提高锂基润滑脂的摩擦学性能.摩擦过程中,二硫化钨纳米粉体在摩擦副表面产生吸附沉积,并在高温高负荷条件下生成含有Fe_2O_3、FeSO_4、WO_3和Fe_3O_4的化学反应膜,从而共同产生润滑作用.     

表面粗糙度特征对齿轮接触区润滑特性的影响

大部分工程实际粗糙表面符合非高斯分布,并对齿轮接触副润滑特性有重要影响.将渐开线齿轮啮合过程中齿面接触等效为三维无限长线接触,建立了一个可分析直齿轮和斜齿轮的混合弹流润滑计算模型;采用基于快速傅里叶变换的数值仿真方法生成给定参数的非高斯粗糙表面;运用该模型对直齿轮和斜齿轮啮合过程进行分析,求得不同表面粗糙度特征齿轮在各个啮合点的油膜厚度、接触区载荷以及接触区比例的情况.结果表明:对于标准差相等的非高斯粗糙表面,偏度值对齿轮润滑状况的影响与工况紧密相关,在润滑良好的条件下,偏度值越小润滑状况越优;润滑恶劣的条件下,偏度值越大润滑状况越优;而在各种工况下,峰度值对齿轮润滑状况的影响都表现出峰度值越大润滑状况越优的特点.     

铝材轧制过程中润滑添加剂吸附特性研究

依据铝材轧制过程中润滑油添加剂浓度对摩擦因数的影响，同时以Ｔｅｍｋｉｎ吸附理论为基础，设定添加剂分子在摩擦表面的覆盖率与摩擦因数的联系，提出了铝材轧制过程中润滑添加剂吸附有的求解方法，还定义了铝材轧制时润滑添加剂饱和吸附最低浓度的概念，通过二辊轧机测定了在不同添加剂浓度时纯铝材轧制过程中的摩擦因数，并且计算了相应的润滑添加剂的吸附自由能及其饱和吸附最低浓度，表明理论分析结果与实测结果具有良好的一致     

含硼咪唑啉化合物的摩擦学性能研究

利用四球试验机考察了２种含硼咪唑啉化合物在水中的摩擦性能,并用Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）研究了磨斑表面边界膜的化学组成,摩擦试验表明,含硼咪啉化合物在水中具有良好的润滑性能和承载能力,表面分析证明,含硼咪唑啉化合物的减摩抗磨作用取决于摩擦化学反应生成的有机咪唑啉,ＲＢ（ＯＨ）２及部分分解产物的复合膜。     

脂肪醇对铝—钢摩擦副的润滑作用研究

利用高速环-块摩擦磨损试验机考察了一系列脂肪醇对铝-钢摩擦副的润滑作用,研究了添加剂分子链长和添加量与润滑效果的关系,发现添加剂分子间作用力对其减摩抗磨效果具有决定影响,添加剂的润滑和抗磨功能是防护-腐蚀平衡作用的结果     

复合型紊流润滑理论模式的研究

对复合型紊流润滑理论模式和国际上通用的几种紊流润滑理论模式进行比较研究,针对纯Ｃｏｕｅｔｔｅ流动和兼有压力梯度与剪切运动的复杂流动２种流场,用各种紊流润滑模式进行计算分析,并与不同雷诺数下时均速度的现有试验数据对比,研究表明：与其它紊流模式比较,复合型紊流润滑模式能准确分析不同工况的流场,与试验数据最为吻合;在低雷诺数下,复合型紊流模式由于理论基础的坚实性,仍能很好地适用,当用于既有高雷诺数又有低     

激光表面织构化改善摩擦学性能的研究进展

介绍了激光表面织构化的过程及其摩擦学研究现状,讨论了激光表面织构的形状、直径、深度、取向和密度等结构参数对润滑状态及其磨损机理的影响,指出今后可将先进涂层技术和激光表面织构化结合起来,在混合／边界润滑状态下获得较低的摩擦系数,并应加强以润滑理论为基础的研究,预先模拟、计算出表面微结构的最佳参数以达到实际摩擦工况的润滑要求．     

表面粗糙度对UHMWPE微动摩擦磨损性能的影响

采用SRV-4微动摩擦磨损试验机,研究了在干摩擦和水润滑条件下,表面粗糙度对UHMWPE微动摩擦磨损性能的影响.结果表明:干摩擦时,随着UHMWPE表面粗糙度的增加,摩擦系数先降低后升高,比磨损率则单调递增.利用光学显微镜和扫描电子显微镜对磨损表面形貌进行分析观测,发现干摩擦时表面粗糙度较小的UHMWPE磨损表面有少量犁沟,并伴随轻微的塑性变形,随着表面粗糙度的增加,摩擦副接触表面间的黏合点增多,黏着磨损加剧,且在对偶钢球的表面形成转移膜.而在水润滑条件下,摩擦系数和比磨损率显著降低,随着表面粗糙度的增加,摩擦系数和比磨损率同干摩擦时的变化趋势一致,磨损以磨粒磨损为主.