滚动轴承润滑脂成膜能力的实验研究

在相同的几何和运动条件下,用光干涉法研究了五种润滑脂的弹性流体动力润滑膜的成膜情况。给出了室温(24℃),轻载及充分供脂时这五种润滑脂的弹流膜厚随速度而变化的实验结果。     

非牛顿流体的点接触弹流润滑理论与实验研究

为研究等温条件下幂函数非牛顿流体的弹流润滑特性,基于Ostwald本构模型,采用普适流体润滑方程来求解非牛顿流体润滑问题,探讨了等温、稳态条件下流变指数、载荷、卷吸速度等参数对点接触弹流润滑特性的影响,并与相同工况下牛顿流体弹流润滑的结果进行了比较.再以某一特定流变指数的流体进行弹流润滑实验测量其膜厚,分析卷吸速度和载荷对膜厚的影响.结果表明:润滑剂的非牛顿性越显著,润滑膜厚会越小,压力分布会越接近Hertz接触应力分布,载荷和卷吸速度对非牛顿流体的润滑膜厚及压力分布的影响比对牛顿流体的影响要小.同工况下,非牛顿流体的膜厚均小于牛顿流体的膜厚.从实验测量结果与数值计算结果对比分析可以得出,卷吸速度和载荷对膜厚的影响趋势基本吻合.     

一种锂基高速轴承润滑脂的弹流拖动及流变特性研究

通过模拟滚动轴承的实际工况,得到一种锂基高速轴承润滑脂在不同工况下的弹流拖动系数,给出该脂拖动系数的数学模型,并对其流变特性进行分析,建立流变模型。结果表明:当载荷相同,速度由20 m/s增加到40 m/s时,拖动系数逐渐变小。当速度相同,载荷由20 N上升到135 N时,拖动系数增加至某一最大值之后减小。拖动力受润滑膜厚、滑滚比、平均极限剪切应力、接触圆半径和平均剪切模量的影响。润滑脂的平均极限剪切应力和速度呈显著的负相关关系,且和载荷呈正相关关系;润滑脂的平均剪切弹性模量与速度呈负相关关系。载荷超过转折载荷之前,润滑脂的平均剪切弹性模量与载荷呈正相关关系;载荷超过转折载荷之后,润滑脂的平均剪切弹性模量与载荷呈负相关关系。     

锂基润滑脂流变特性

利用剪切流变试验和改进的广义Leider-Bird模型研究锂基润滑脂的瞬态应力响应,分析了锂基润滑脂的弹性特性与皂基浓度和基础油黏度的关系。讨论了锂基润滑脂的瞬态剪切流变行为、皂基浓度和基础油黏度对润滑脂流变特性的影响规律,得到了"屈服"能量密度与摩擦因数的关系。研究结果表明:改进的Leider-Bird流变模型提高了数据拟合的精度,更好地描述了锂基润滑脂的流变特性。     

油膜的屈服及其生长

基于润滑剂的理想粘塑性流变模型，详细地分析了线接触ＥＨＤ中润滑剂于边界发生的屈服及随滑滚比变化屈服区域的生长情况，屈服区域生长过程中油膜压力，膜厚和润滑剂界面滑移等变化规律得到了全面的揭示。     

表面力仪及油性添加剂薄膜流变特性

为研究超薄润滑膜的摩擦特性和添加剂的影响 ,采用自制的表面力仪进行了润滑剂基础油和油性添加剂的薄膜流变实验。结果表明 :当膜厚减薄到纳米量级时 ,润滑油呈现非牛顿剪切响应 ,即剪切稀释现象 ,其等效粘度随着膜厚变薄而增加 ,并在某个临界膜厚处急剧上升。加入添加剂后 ,润滑油等效粘度降低 ,临界膜厚变小 ,说明薄膜流变特性与界面的摩擦状况有关。指出油性添加剂的功能在于形成摩擦系数小但厚度较薄的吸附层 ,与界于壁面间的润滑流体构成夹层结构 ,从而较好地解释了实验规律     

润滑脂对滚动轴承EHD膜厚的影响

用电阻应变片法在滚动轴承上测试各种类型润滑脂的弹性流体动压润滑(EHD)膜厚h_c。结果表明,h_c与基础油的粘度密切有关,且受到皂的类型及浓度的影响。提出了不同工况下适宜的润滑脂类型及其浓度的选用原则。     

具有复杂运动的滚子间脂润滑研究

在实验的基础上,假设润滑脂的流动特性服从Herschel—Bulkley数学模型,由此推导出具有滚动和法向运动的滚子间弹性流体动力润滑理论的基本微分方程组。就忽略滚子弹性变形的情况得到数值解。并实验测得润滑脂及相应基础油的膜厚,验证了理论分析和数值计算的结果。     

薄衬层结构滑动轴承润滑膜厚度的超声检测方法

针对薄衬层结构滑动轴承润滑膜厚度超声检测时多次反射回波相互叠加而无法求取膜厚的问题,提出了超声回波信号叠加时润滑膜厚度的求解方法。根据叠加信号的频域分析方法,对薄衬层结构滑动轴承的润滑膜厚超声检测方法进行了理论分析。在原有需要取得轴瓦-空气界面参考反射回波信号的基础上,由厚衬层轴瓦试件或理论计算得到基体-衬层界面的回波信号幅值谱。然后,分别取得参考回波、不同膜厚时的叠加回波信号与基体-衬层界面回波的频域幅值比,并按叠加信号间幅值比关系得到包含膜厚信息回波成分与基体-衬层界面回波成分在峰值频率处的幅值比,由此幅值比的变化关系得到膜厚测量过程中的反射系数值并最终确定润滑膜厚度值。实验结果表明:当润滑膜厚小于5μm时,测量结果与实际膜厚相吻合;随着膜厚增加,特别是大于7μm后,润滑膜的变化及其厚度由多次测量结果的均值表示。在2.3~10.3μm分布范围内的多次实验结果显示,该方法有较高的测量准确度。     

超声法测量圆柱滚子轴承润滑油膜厚度

针对实际工况下圆柱滚子轴承接触区润滑油膜薄而窄难以测量的问题,利用基于等效弹簧模型的超声测量原理进行研究,设计并搭建了专用圆柱滚子弹流润滑油膜厚度测量实验台,对超声测量圆柱滚子轴承润滑油膜厚度进行实验研究。通过该实验台来模拟圆柱滚子在实际工况下的运行状态,高频测量探头安装在5自由度微动平台上以便调整合适的测量位置;在轴承保持架上贴一个反光片作为每个工况下开始测量的触发信号,保证每次测量同一个滚子;使用温度传感器实时测量实验轴承温度,考虑温度对润滑油的影响。实验所能测量的最大转速取决于重复频率,重复频率不足会导致较大的测量误差;超声探头聚焦直径区域内的平均效应导致无法测量比聚焦区域更小的油膜分布信息。在最高转速600r/min、最大载荷16kN的范围内成功测量到了圆柱滚子轴承在实际工况下0.2~1.2μm的膜厚。实验结果表明:最小膜厚会随转速的升高而增大,随载荷的增大而减小,与理论计算结果拟合程度较高,证明了该方法在实际工况下测量圆柱滚子轴承油膜厚度的有效性和准确性。     

重载点接触热弹性流体动力润滑问题的数值解

本文基于修正的赫芝压力分布,取得了重载点接触热弹流(TEHL)问题的数值解,得到了温度分布、油膜厚度和摩擦拖曳力.润滑剂的粘度与压力、温度之间的关系由茹兰兹公式确定,摩擦拖曳力的计算,分别采用了热牛顿模型和恩瑞模型.本文的结果同Bruggemann等人的计算和实验结果进行了比较,取得了较好的一致性.计算结果表明:滑动速度、载荷对接触区内的油膜温升影响很大;在滑动速度较大时,热解的油膜厚度大大低于等温油膜厚度;采用恩瑞(Eyring)模型计算摩擦拖曳力较为理想.     

吹塑薄膜厚度检测与厚度控制系统设计

采用电容式厚度传感器对吹塑薄膜厚度进行无接触不问断测量,并通过对挤出机和挤出机头的温度、牵引速度和挤出速度的在线测量和微机PID闭环控制,实现薄膜厚度均匀．     

中厚板轧机相对油膜厚度模型的建立

分析了轧制过程油膜厚度变化对钢板厚度控制精度的影响,基于油膜厚度Reynolds计算公式,借鉴轧辊调零计算轧机弹跳的想法,提出相对油膜厚度的计算方法,并在轧机上进行数据采集,得到油膜变化的实测值,通过弹跳曲线的平移处理,得到最终的油膜变化曲线,根据该曲线可很方便地确定模型的结构并拟合出模型系数.利用该模型可以有效地提高加减速阶段的厚度控制精度.     

一种测量纳米薄膜厚度的新方法

提出了一种量测纳米薄膜厚度的方法,即根据纳米薄膜与其基底间存在的力学性质上的差异,选用合适的刻划工具,通过对薄膜直接进行刻划,产生划透薄膜且不影响基底的划痕,再运用原子力显微镜扫描,得到划痕区域的微观形貌,由此计算出纳米薄膜的厚度.用该方法对TiO2纳米薄膜进行测量,得到薄膜的平均厚度为71.6 nm,与相关文献报道的用其它方法测得的薄膜厚度值较吻合.作为测量纳米薄膜厚度的又一方法,此法具有适用范围广,厚度图像直观,操作和计算均较为简单,精度较高的特点.     

竖直平板表面流动液膜厚度的实验研究

液膜厚度是研究液膜流动特性的重要参数,为了得到液膜流动过程中厚度的变化规律,对竖直平板表面上由重力驱动的水膜流动进行实验测量。自主设计并搭建降液膜流动实验台,利用电容式液膜测厚仪统计分析层流流动,距离入口25cm处的流动液膜厚度随时间的演化状况。实验结果表明：在时间域上,观测点的液膜厚度值不断发生变化。Re=297时,0至70 s内的流动液膜的波动性平稳,厚度平均值接近168.5um 。Re=462与Re=627时,在0至40 s时间段内波动较强烈,40至70 s的液膜流动趋于平稳状态。Re=814时,所测时间段0-70 s,液膜波动较剧烈,波动幅度增大。液膜厚度与雷诺数呈正线性相关关系。当Re=814时,每个时间点的液膜厚度在360um以上,高于其他三种不同雷诺数时的液膜厚度。高雷诺数时液膜的波动状况更加剧烈,减小雷诺数有利于形成光滑的液膜。从侧面体现出流动液膜具有不稳定性。     

水泥浆水膜厚度的计算及在流动性中的影响

硅灰能有效提高混凝土强度和耐久性,但其对流动性的影响规律尚未能定量化。由于硅灰的作川体现在对胶凝材料填充密度和比表面积上的影响,本研究用单一参量水膜厚度综合其两方面的作用。通过实验测取掺硅灰胶凝材料的填亢密度．水膜厚度可定量取为填孔外额外水量与胶凝材料比表面积的比值。本研究通过对34个掺硅灰水泥浆试样流动性的测量和水膜厚度对流动性影响的分析,揭示了水膜厚度在流动性中的根本控制作用。     

测定薄膜厚度的基片X射线衍射法

基于X射线衍射与吸收理论，建立了一种薄膜厚度测量方法，即基片多级衍射法．利用X射线衍射仪测量高速钢表面的TiN薄膜厚度，由于膜下基片的衍射强度较高及衍射峰形良好，可以确保薄膜厚度的测量精度．本法克服了非晶薄膜材料中薄膜衍射信息较差以及存在织构等不利因素所导致测量结果不可靠等问题．     

磁控溅射Cu膜之Cu/SiO2/Si结构的应力

采用红外光弹测量法用磁控溅射淀积在SiO2/Si晶片表面的Cu膜在Si衬底中引入的应力。结果表明：SiO2在Si衬氏中引和张应力，而Cu在Si衬氏中引入压应力，在Cu/SiO2/Si结构中，随SiO2膜厚减小和Cu膜厚增大，Si衬底中张应力逐渐减小，最终转为压应力。同时比较、分析了理论估算值和实验结果的差异，预示和分析了Cu引线的可靠性。     

弹性流体动力润滑牵曳力的数值分析及流变模型评价

采用Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ方法求解弹性流体动力润滑（ｅｌａｓｔｏｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎＥＨＬ,以下简称弹流）问题,得到了膜厚和压力分布的完全数值解,取得了具有典型弹流特性的数值计算结果,并给出了Ｎｅｗｔｏｎ模型,Ｍａｘｗｅｌｌ模型,Ｊ－Ｔ模型及Ｂ－Ｖ模型的牵曳力数值计算表达式,在基于膜厚和压力分布的完全数值解的基础上,有针对性地选择了前两种模型进行了数值计算,得到了等