流体动压条件下润滑油膜黏度的测量方法

流体动压润滑理论表明,流体动压润滑油膜的厚度对润滑油的黏度有很强的依赖关系。通过实验室自主开发的面接触润滑油膜测量仪(FST II)实测了润滑油黏度与流体动压润滑油膜厚度的对应关系,对于某一固定的速度和载荷获得了润滑油黏度和油膜厚度的关系式。利用这一关系式,可以获得未知的润滑油黏度。同时,还研究了载荷和速度对润滑油黏度和油膜厚度之间的函数关系。结果表明,动压条件下,膜厚值与黏度值在双对数坐标系下存在线性关系,计算所得黏度值与标定黏度值误差小于5%,从而证明了本文利用面接触试验台通过测量膜厚获取润滑油黏度这一方法具有可行性与有效性。     

光子计数探测器感应位敏阳极的电子云扩散

针对基于感应位敏阳极的光子计数成像探测器中非晶态Ge(α-Ge)膜的方块电阻对探测器成像性能的影响,研究了方块电阻的选配范围和方法。由于方块电阻的大小会影响Ge膜上的电子云的扩散特性从而影响探测器的计数率和分辨率,故本文根据菲克(Fick)扩散定律分析了吸收边界条件下非晶态薄膜上电子云的扩散特性。确定了电子云扩散时间与Ge膜方块电阻之间的数学关系,推导获得了探测器高质量成像时非晶态Ge膜方块电阻的阻值为30～2 700MΩ/□。采用具有不同方块电阻的感应位敏阳极进行了实际成像实验,结果表明:当Ge膜方块电阻在上述范围时,光子计数探测器在计数率为53kc/s时分辨率可以达到0.5mm。实验结果证明了推导得出的方块电阻选配范围的正确性。     

流体动压润滑油膜厚度及油池的荧光测量

基于面接触润滑油膜厚度荧光测量系统,研究润滑油中荧光剂强度与剪应变率的关系,筛选得到适合油膜厚度测量的润滑油和荧光剂的组合,并研究荧光强度和油膜厚度之间的关系。结果表明:R6G荧光剂和PEG400润滑油组合与Coumarin6荧光剂和PAO8润滑油组合的荧光强度不受剪应变率影响,可用于油膜厚度的荧光测量;荧光强度和油膜厚度存在单值线性关系,通过测量荧光强度可以求解油膜厚度。建立接触区周围油膜厚度及油池分布的测量方法,研究载荷和速度对油膜厚度以及接触区周围润滑剂的迁移特性的影响。结果表明:油膜厚度随速度增加而增加,随载荷增加而减小;随着速度增加,滑块入口处油池产生润滑剂堆积,出口处油池出现双侧脊分离,两侧面油池无明显变化;油池的变化是表面力、机械分离力和离心力综合作用的结果。     

固液界面润湿性对面接触乳化液成膜特性的影响

乳化液广泛应用于机械加工装备,在不同润湿性界面下的摩擦润滑机制亟待明晰。通过涂镀疏油层AF(氟改性有机基团,主要成分为[CF(CF₃)CF₂O]_x(CF₂O)_y)和FAS(C₁₃H₁₃F₁₇O₃Si)对轴承钢滑块进行修饰,采用光干涉法测量不同润湿性(AF、FAS、Steel)界面乳化液膜厚度。结果表明：界面润湿性不同导致乳化液膜厚发生较大变化,同卷吸速度下AF表面膜厚最高,Steel表面次之,FAS表面膜厚最低。稀释前乳化液原液成膜能力与其在入口处所受Laplace压力正相关;稀释后乳化液油水两相存在竞争吸附行为,乳化液成膜厚度受水相将油相从固体表面分离所做黏附功影响。结合光致荧光法和固水油三相黏附功共同分析界面润湿性对乳化液成膜的影响,认为涂镀AF后乳化液更易进入接触区。AF界面乳液池特性与油膜厚度的关系,证明了疏油表面可以具有较好的成膜能力。     

非线性剪切流速分布对滑块轴承承载力的影响

目的针对滑动轴承等面接触机械器件,研究非线性剪切流速分布对滑块轴承承载力的影响。方法采用荧光漂白恢复方法结合面接触润滑油膜测量系统,获得了润滑油膜受剪切时的流速分布。采用广义雷诺方程结合剪切流速分布,对面接触流体动压润滑的承载特性进行理论分析。采用Sigmoid函数对非线性流速分布进行拟合。结果由于表观滑移或低黏度层的影响,微纳米间隙PAO8和PB450在膜厚较小时呈现非线性流速分布,且其非线性程度随膜厚变化,润滑油膜在厚度方向的黏度不是一个常量,在高膜厚时呈线性分布。非线性流速分布使广义雷诺方程中的黏度参量1/ηeff大于1,随着非线性程度的增加,黏度参量先迅速增加,然后缓慢上升,相应的最大无量纲承载量对应的收敛比大于经典计算值1.2,膜厚较高时,剪切流速呈现线性分布,理论值最大承载量对应的收敛比为1.2。通过与光干涉技术得到的无量纲承载量-收敛比实验结果进行对比,可知两者具有很好的一致性。结论受剪切时的流速分布可以对机械器件的流体动压润滑特性进行理论预测。     

单色光干涉面接触润滑膜厚在线测量

提出了滑块-玻璃盘形成的面接触润滑油膜厚度光干涉在线测量方法。以单色激光为光源,根据油膜厚度变化引起平行干涉条纹平移的物理特征,基于光流和动态时间规整技术构造复合算法,测量干涉图像相邻帧空间域上一维光强曲线的位移,从而得到相邻帧之间的油膜厚度差。从零速度开始记录每一帧干涉图像对应的膜厚变化,实时计算出当前帧对应的膜厚,实现了膜厚的在线测量。当前算法的测量结果与离线膜厚测量结果进行了对比,验证了该系统的测量准确性。进行了阶跃载荷、匀加速及匀减速工况下的膜厚测量,揭示了膜厚变化规律。     

基于FRAP的微间隙润滑油膜流速测量方法

薄油膜润滑广泛存在于各类精密机械与微机电系统中。微纳米间隙内的润滑油流动是影响薄膜润滑承载力的重要因素,但目前薄润滑油膜的流速测量仍然缺少有效手段。本文基于荧光漂白恢复显微技术和漂白区域形状演化过程的成像分析,建立了油膜流速测量系统,可以对微米间隙润滑油膜的速度分布进行原位测量。利用建立的系统获得了厚度为8μm时聚丁烯PB450润滑油膜的库埃特流速分布。重建的荧光漂白强度分布曲线和实验测量结果的皮尔森相关系数大于0.95,且流速分布符合已有润滑理论,证明了测量结果的可靠性。     

球面微通道板在极紫外波段的量子探测效率

由于球面微通道板(MCP)的量子探测效率与极紫外(EUV)相机的灵敏度有关,本文研究了球面MCP量子探测效率的特点和测量方法.根据微通道板在EUV波段光电子产额的理论模型,计算了球面MCP在该波段下随不同入射角变化的电子产额.使用激光等离子体光源测量球面MCP在EUV波段的量子探测效率,搭建了球面MCP在该波段的量子探...