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.     

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.     

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.      

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.     

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.     

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.      

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.     

固液润湿性对流体动压润滑薄膜的影响

利用自行开发的微型面接触润滑油膜测量系统,研究了固液润湿性对流体动压润滑油膜厚度的影响.试验中以静止的微型滑块平面和旋转的光学透明圆盘平面形成润滑副.固液的润湿性通过接触角判定,不同材料的微滑块平面和润滑液体形成不同的界面.在保持载荷和面接触楔形角不变的条件下对油膜厚度-速度关系进行了测量.结果表明:对于固液润湿性强的界面,形成的油膜厚度与经典润滑理论有较好的一致性;当固液润湿性明显降低时,测量得到的油膜厚度减小.对于试验中观察到的界面效应,应用界面滑移理论进行了初步分析.     

润滑膜厚测量的双色光干涉强度调制方法

提出一种红绿双色光干涉强度调制技术(DIIM)对球盘接触润滑油膜厚度进行测量.利用接触区外部干涉图像中红、绿分量强度值之差得到调制信号,并由此得到对应特征点的条纹干涉级次,进而由干涉强度得到接触区内任一点膜厚.运用多光束干涉理论对所提出的测量技术进行了原理分析,讨论了所用双色光的光波长、半峰全宽、测量介质对测量结果的影响.最后,应用该技术分别对球盘接触的静态间隙和动态油膜厚度进行测量,结果与经典理论有很好的一致性,证明了该技术的可行性.对试验所用的双色激光光源(红光653 nm、绿光532 nm),光学量程可达4μm.由于光强衰减小且能避免干涉级次计数,该方法可高效测量润滑油膜厚度.     

离面位移场测量的相加云纹干涉法

本文采用两束准直相干光对称入射-高频试件光栅,并辅之以一沿试件栅法向传播的平面参考光波。通过调节入射光的入射角而对正、负一级衍射波引入适当载波,在试件栅变形前后,正、负一级衍射波与参考平面光波同时对记录底版两次曝光而将试件栅的变形信息记录下来。通过对记录底版的滤波处理而分离出实时或差载的离面位移场条纹图。这一方法使得离面位移场测量的灵敏度达到四分之一波长.文中给出了严格的理论推导和条纹对比度极好的实验验证.     

NGY－2型纳米级润滑膜厚度测量仪

近３０年来，人们在利用光学方法测量润滑膜的厚度方面进行了许多研究，并且提出了一些膜厚测量方法。但是，这些方法在测量纳米级润滑薄膜时却都不同程度地存在着分辨率和精度都低等缺点。因此，根据光干涉法测量膜厚的基本原理提出了相对光强原理，并且经过特定的光路设计，研制了一种ＮＧＹ－２型纳米级润滑膜厚度测量仪．在给定条件下的测试结果表明，这种测量仪具有膜厚测量分辨率和精度都高，以及抗外界光场变化能力强等优点．关键词     

单晶硅表面全氟聚醚润滑膜的制备及摩擦特性研究

利用浸涂技术在单晶硅基片上成功地制备出极性全氟聚醚润滑膜,在DF－PM型动－静摩控系数精密测定装置上考察了润滑膜的摩擦特性,并采用接触角测定仪和X射线光电子能谱仪对润滑膜的表面性质和化学状态进行了表征。结果表明,与基片相比,经烘烤处理后的全氟聚醚润滑膜同钢对摩擦系数显著降低,经60次摩擦后,摩擦系统迅速增大到0．22左右,此时润滑膜被磨穿;此后摩擦系数缓慢增加,当摩擦次数达到200次左右时,摩擦系数稳定于0．42附近,低于单晶硅片相应的摩擦系数,这可能是由于基片表面的全氟聚醚在滑动过程中向钢球表面发生转移所致。     

微管内气液两相流中液膜厚度的实验测量

微通道内气液两相流中气柱（plugbubble）与通道壁之间液膜厚度的实验测量，是微热管、微流动、微电子冷却以及气泡雾化等研究中普遍关注的问题。本文利用基于光学干涉和快速傅立叶变换的空间频谱分析方法，实验测量获取了含表面活性剂水中气柱在750μm通道内运动时其与通道壁面之间的液膜厚度。实验结果表明：表面活性剂对液膜厚度的影响比较明显，即当表面活性剂浓度在一定范围内增大时，液膜厚度会减小；此外，当气柱运动速度在一定范围内增大时，液膜厚度也会减小。     

高压下受限齿轮油成膜特性研究

本文揭示了在实际应用中极端工况下齿轮油的润滑特性.为了测量在高接触压力和不同温度条件下齿轮油的成膜能力,制作了高精度的膜厚测量仪,采用相对光强法实现纳米级膜厚测量.试验中共采用了5种性质不同的齿轮油,在纯滚动条件下测量接触区的油膜厚度,结果表明：随着接触压力的升高油膜厚度明显降低,但压力对润滑状态影响不大;温度的改变不但能影响油膜厚度,对润滑状态的影响也很明显;GL-5 85W/190和GL-5 85W/90齿轮油在接触压力达3 GPa温度提高到120℃时仍能形成很厚的油膜,但其余3种润滑剂在极端工况下成膜能力不足.本文最后根据试验结果还提出了含有丰富添加剂的齿轮油润滑模型.     

摩擦学试验中多个旋转变量的在线测量与记录

本文研究了一种多变量在线测录仪，可用其在定向运转和反复正反变向运转的摩擦学试验中连续测量和记录试样的角速度、方位角、转数和摩擦距离等多个旋转变量的瞬时值，并且通过时间变量的关系，还可以清晰地显示出它们的变化过程和相互关系，基本能够描绘出试样在整个摩擦试验过程中的旋转动态。文章指出，利用这种测录仪还可得出一些间接的信息，如摩擦副的相对滑动量和试验过程中试样摩擦力的变化等。该仪器具有一机多用、所占空间     

水溶性烷基硫代磷酸锌在钢球磨斑表面形成的润滑薄膜的分析研究

用扫描电子显微镜、电子探针和扫描隧道显微镜对水溶性烷基硫代磷酸锌在四球试验中于钢球磨斑表面形成的润滑膜进行了分析研究．结果表明：这种膜为非晶态，元素Ｐ和Ｚｎ的含量都较高，且在膜中均显示出明显的偏析现象，二者的富集位置相同，而元素Ｓ在膜中的分布比较均匀；这种润滑膜系多层膜，每层膜的厚度约为５００ｎｍ，润滑膜的平均直径约为１５０００ｎｍ．