摩擦副表面物化特性对纳米级膜厚的影响

为研究固体表面物理化学特性对 nm级润滑膜厚度的影响 ,以铝、铬、钛和二氧化钛作为基体表面材料 ,采用NGY- 2型 nm级膜厚测量仪 ,对 136 0 4标准粘度液、添加有10 %十六酸乙酯的 136 0 4溶液和液体石蜡的膜厚进行了测量 ,并利用 Fourier红外分析仪对润滑剂在实验前后的成分变化进行了检测。红外光谱数据表明 ,不同基体下 ,润滑剂在实验前后的化学成分没有发生变化。膜厚测量结果发现 ,基体的表面物理化学性质对润滑膜厚度有较大影响 ,对基体Al,Cr,Ti,Ti O2 ,弹流润滑向薄膜润滑的转变的临界膜厚按基体表面能增大的顺序依次增大。该研究为处于薄膜润滑状态的润滑系统摩擦副的设计提供了理论基础     

润滑膜的时效特性

为了探讨纳米级润滑膜的时间特性，采用相对ＮＧＹ－２型纳米级润滑膜厚度测量仪对不同润滑剂在不同工况的成膜能力进行了测量，讨论了各种工况条件下薄膜润滑的时间效应问题。实验表明，润滑膜厚度在一定条件下随连续运行时间的增加而增加。由于这一现象不同于一般的润滑规律和流变特性，从界面物理和表面物理化学方面分析了润滑膜时间效应的产生机理。     

基于小波变换模极大值的橡胶薄层厚度超声检测

为解决同一薄层界面处的各次反射回波在时域上不可分离导致无法测厚的问题,提出利用小波变换模极大值对橡胶薄层超声回波信号奇异点进行检测的方法.信号奇异点构成模极大值曲线,极大值曲线产生周期性,相邻的极大值曲线对应入射时基体/橡胶界面和反射时橡胶/基体界面回波信号的到达时间,其差值为超声波在橡胶薄层中传播时间的2倍,取其平均值,计算出橡胶薄层的厚度.仿真结果表明,该方法的相对误差均在10%以内.经实例验证该方法是可行的.     

纳米级润滑膜失效实验研究

采用光干涉法相对光强原理对点接触中心区进行了润滑膜厚度测量,该方法在垂直方向的分辨率可达0．5nm,水平方向可达1 μm．讨论了膜厚与压力,速度和润滑油粘度之间的关系,观察和分析了流体润滑膜的失效现象．实验结果表明如果接触压力足够小或者润滑油粘度足够高,即使在一个很低的速度下也能清晰地观察到流体动压润滑效应．当压力增至某一定值,在膜厚—速度曲线上可观察到一个转折点,当速度降到此点以下时,润滑膜厚度将很快减小到几个分子层厚,此时,润滑膜不再具有流体润滑特征,即流体润滑膜失效．对不同粘度的润滑剂,失效点会出现在不同的速度和压力下．要使接触区在较高的压力下形成流体膜就必须施加更高的速度或使用更大粘度的润滑油．最后建立了失效点的压力、速度和润滑油粘度之间的关系．     

基于超声波的气液两相分层流液膜厚度及流量的非介入测量

传统液膜厚度测量方法会干扰液膜流动进而引发测量偏差,为了克服传统测量方法的不足,提出了采用超声多普勒进行非介入式测量液膜厚度的新方法,通过超声多普勒流速仪测量气液界面回波信号,通过反射回波识别气液界面测得液膜厚度,通过对液膜速度分布曲线进行积分,还可获得液相质量流量。在气液两相流实验环道上开展了测试,液相折算速度范围为0.027~0.066 m/s,气相折算速度范围4.85~15.81 m/s。实验表明:液膜厚度的分辨率0.01 mm,液膜厚度最大测量误差4.32%,液膜质量流量最大误差5.0%。     

润滑分子特性对纳米级流体膜失效的影响

为研究 nm级流体膜的失效情况 ,采用 NGY- 2型nm级膜厚测量仪 ,根据光干涉相对光强原理 ,对纯滚动点接触的中心区进行润滑膜厚度测量。观察不同载荷和速度下纯烷烃及加入少量酸时的流体膜厚度的变化情况 ,考察流体效应膜的失效情况。实验表明 :使用烷烃作润滑剂时 ,当压力增至某一定值时有一个临界点 ,当速度低于此点时 ,膜厚剧减 ,此时润滑膜不再具有流体特征 ,此点是润滑膜失效点 ,它与压力、速度、润滑剂的粘度以及分子极性有关。加入少量极性添加剂后所形成的润滑膜可承受较大的载荷 ,并能确保nm级流体膜不失效 ;在较高压力下 ,要在接触区形成流体膜就必须施加更高的速度或使用较大粘度的润滑剂 ;极性添加物的加入能提高流体膜的承载能力     

混合流润滑条件下的水润滑橡胶轴承的润滑特性

针对水润滑橡胶轴承在混合流态下的润滑问题,基于层流、湍流经典润滑理论建立了水润滑橡胶轴承混合流态下的润滑方程,采用有限差分法分析了混合流润滑下的雷诺数、水膜厚度、衬层变形及水膜压力随偏心率、转速和长径比的变化规律,并将层流、湍流和混合流3种润滑流态下计算得到的润滑特性进行了对比分析。结果表明:混合流润滑方程比层流和湍流润滑方程更适合水润滑橡胶轴承的实际运行工况,混合流润滑下的水膜厚度、衬层变形和水膜压力的取值范围均处在层流润滑和湍流润滑之间;在混合流润滑下,雷诺数在承压区随偏心率的增大而减小,同时随转速的增加而增大;水膜厚度随偏心率的增大而减小,随转速和长径比的增大而增大;偏心率对最大衬层变形的影响最大,转速的影响次之,长径比的影响最小;水膜压力在承压区随着偏心率、转速和长径比的增加均增大。此研究可为准确分析水润滑橡胶轴承实际运行工况下的润滑特性提供参考,也可为计算流体动力学(CFD)仿真水润滑轴承润滑机理的研究提供依据。     

微量润滑磨削界面的分子动力学模拟

为了研究微量润滑磨削界面的冷却润滑效应,以离子液体作为微量润滑磨削液,对微量润滑磨削界面进行了分子动力学模拟研究。分析了微量润滑磨削界面的热量分配关系,揭示了磨削界面热量的产生与传散机制,研究了磨削过程中磨削力、磨削力比以及磨粒工件之间液膜状态的变化。结果表明:离子液体雾滴在磨削界面的冷却效果显著,工件的热量分配比由干磨时的74.1%减小到微量润滑磨削时的68%～69%;磨削热主要来源于剪切变形区内工件材料发生的晶格变形,其次是磨粒与工件之间的摩擦;磨削热首先在工件基体、磨粒和切屑之间传递,然后经切屑传递给雾滴,雾滴再传递给磨粒;磨削力随未变形切屑厚度的增加而线性增大;当磨粒切入工件形成切削作用时,磨粒-工件界面和磨粒-切屑界面会产生极高的挤压应力,导致难以形成边界润滑膜。     

考虑瞬态冲击和弹性变形的滑动轴承特性与动力学响应

同时考虑瞬态冲击载荷和轴瓦的弹性变形,模拟了舰船在风浪拍击时推进轴支承滑动轴承的润滑特性与动力学响应,研究了聚四氟乙烯(PTFE)弹性金属塑料瓦滑动轴承的最小油膜厚度、最大油膜压力和轴心轨迹随时间的变化情况。运用有限元法求解雷诺方程,将油膜力转化为轴瓦节点力计算了弹性变形;用欧拉法求解轴颈的动力学方程,计算了动态轴心轨迹。对比了刚性瓦与PTFE弹塑瓦滑动轴承的特性,结果表明,轴瓦弹性变形对油膜厚度和油膜压力分布的影响不可忽略,并且轴瓦弹性变形可以提高滑动轴承的承载能力。对比分析了4个不同方向瞬态冲击载荷作用下PTFE弹塑瓦滑动轴承的特性和轴颈的动态轴心轨迹,提出可通过改变轴承静载荷方向、减小瞬态冲击载荷方向与轴承偏心方向的夹角来增加最小油膜厚度,降低最大油膜压力,减小动态轴心轨迹的位移响应振幅,进而改善滑动轴承润滑状态,减小轴瓦的弹性变形量,提高轴承-转子系统的稳定性。     

表面粗糙度对低速水润滑滑动轴承混合润滑性能的影响

针对船用滑动轴承在低速水润滑工况下液膜承载能力不足导致的局部固体接触碰磨问题,研究了表面粗糙度对水润滑滑动轴承混合润滑性能的影响。假设轴颈和轴承表面粗糙峰服从高斯分布,以粗糙峰高度综合标准差表征表面粗糙度,联立平均雷诺流体润滑方程和GreenwoodTripp(GT)固体表面接触方程,对比分析了全膜润滑和混合润滑下的液膜厚度和压力分布,针对几种典型转速研究了表面粗糙度对轴承的液膜承载力及其最大压力、粗糙峰接触承载力及其最大压力、偏心率和最小名义膜厚的影响。数值计算结果表明:在低速水润滑工况下,混合润滑模型的最大液膜压力比全膜润滑模型降低一个数量级以上,粗糙峰接触压力的产生使得最小名义膜厚增加;随着表面粗糙度的增加,液膜承载力、偏心率、最大液膜压力和最大粗糙峰接触压力呈减小趋势,粗糙峰接触承载力和最小名义膜厚呈增加趋势;在混合润滑下转速对最小名义膜厚和偏心率的变化曲线没有影响。该研究可对低速水润滑滑动轴承优化及可靠性设计提供一定的参考。