限制间隙条件下的点接触EHL特性分析

在经典的弹性流体动力润滑理论中,两接触体处于开放的空间中,其相对位置由施加的外载决定,即油膜压力的计算要满足载荷平衡条件。而当弹流润滑发生在限制空间中时,如滚动轴承中的润滑,接触体的相对位置受系统的约束,传统弹流理论并不能用于该工况下的润滑特性预测。本文对限制间隙条件下等温点接触弹流润滑问题进行了数值分析,研究了速度参数、材料参数和刚性间隙H00对油膜厚度和承载力影响。根据计算结果,回归出新的承载力以及膜厚计算公式。另外,对限制间隙条件下的润滑油膜特性进行了试验观察,将结果与数值分析进行了对比。     

梯度润湿性ZnOHF薄膜上液滴定向铺展行为

目前对ZnOHF的润湿性相关的研究较少。借助ZnOHF的光响应润湿性转变特性制备梯度润湿性表面,研究该表面上的液滴定向铺展行为,验证应用该表面可提高潮湿环境中的集水量。通过水热法制备花状ZnOHF薄膜,基于其光响应特性对ZnOHF薄膜进行不同时间的紫外光照制备单侧梯度润湿性表面,研究液滴在梯度表面上的定向铺展行为。采用XRD和SEM表征产物的物相组成和微观结构,使用FT-IR表征紫外光照前后ZnOHF薄膜的-OH基团变化,使用接触角测量仪表征ZnOHF薄膜的润湿性,记录液滴的铺展行为。结果表明,在紫外光照射下,薄膜的接触角变化速度先快后慢,3 h即可由152°转化为0°。在梯度表面上水滴以7.42 mm/s的速度从光照起始线向超亲水端定向铺展4.08 mm,与均匀表面（1.16 mm/s）相比铺展速度更快,距离（3.82 mm）更远;梯度表面上的液滴可以克服重力铺展,其速度（3.84 mm/s）依然大于均匀表面。液滴在梯度表面定向铺展的主要驱动力为不平衡的表面张力,不同体积的液滴铺展到光照分界线处均出现加速现象。双侧梯度表面可以使小液滴汇聚于亲水区域,当液滴累积到一定体积时会向下渗透,...     

镍基分支化ZnOHF表面的制备及油水分离性能

目的 解决目前油水分离材料大多存在的制备工艺复杂、设备昂贵、分离效率低、重复使用性差等问题。方法 采用水热法在镍网表面生长分支化羟基氟化锌(ZnOHF)粗糙结构,随后在表面沉积十八烷基三甲氧基硅烷(ODS)分子,得到超疏水/超亲油镍网。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FT–IR)对其表面的微观形貌、组织和表面成分进行表征,利用接触角测量仪表征其静态和动态润湿性能。结果 镍网表面生长的分支化ZnOHF粗糙结构,与低表面能的ODS单分子层协同作用,使该表面对水的接触角高达158°,对油的接触角则为0°,且连续滴加油品时,油会在表面迅速铺展、渗透,并向下滴落。将不同品类的油与水混合,模拟不同情况下的油水分离效果,其分离效率均在95%以上;经过50次重复的油水分离测试后,其油水分离效率仍能保持91%,表现出良好的重复使用性能。结论 实验制备的超疏水/超亲油镍网具有制备方法简单、成本低廉、高效耐用等优点,为含油废水的处理提供了新方法。     

基于电容法与光干涉法相结合的油膜测量方法

通过将电容法膜厚测量仪耦合在球-盘点接触光干涉试验台上,搭建油膜厚度测量装置。通过对目标球-盘接触副采取合理的导电措施以及台架绝缘设施来保证润滑油膜电信号的提取,该装置可实现相同工况下膜厚度值及其相应的电信号(如油膜分压值和电容值)。在纯滚动接触情况下,分别对油润滑和脂润滑下的油膜进行测量,得到光干涉膜厚、油膜分压值和电容值随随卷吸速度的变化规律,并分析接触副电容随膜厚的变化。结果显示,随卷吸速度的增加光干涉膜厚升高而油膜分压值和电容值减小,电容值随着膜厚的增加而逐渐降低。实验结果初步验证了该测量系统的可行性,可为后续实际接触副内润滑状态的评估提供方案。     

内燃机凸轮滚轮转速测量系统及滑差特性研究北大核心CSCD

搭建了基于某型号内燃机凸轮–滚轮机构的滚轮转速测量系统,初步研究了滚轮打滑特性。该系统采用巨磁阻(giant magneto resistance,GMR)传感器测量滚轮转速,得到实际运动下凸轮与滚轮间的平均滑差值。试验结果表明:真实工况下凸轮与滚轮间确实存在打滑,而且打滑受到工况条件的影响。试验发现,随凸轮转速增大,滚轮打滑总体增加,增大凸轮-滚轮接触副压力可以抑制凸轮与滚轮间打滑,低黏度润滑油也能够削弱打滑。     

限量供油条件下硬脂酸吸附对面接触润滑油膜的影响

在限量供油条件下,利用滑块-盘面接触润滑油膜测量系统研究了PAO10(聚α-烯烃)添加硬脂酸对油膜厚度-滑块倾角关系的影响,理论分析了滑块入口润滑油堆积对润滑油膜承载力的影响,并对硬脂酸在固体表面的吸附进行了表征。结果表明,油膜厚度随滑块倾角的增加呈现总体下降的趋势。硬脂酸吸附诱导的“反润湿”作用,使润滑油在润滑轨道上由经典双侧脊分布转变为离散态条状或液滴状分布,改善了接触区入口供油,提高油膜厚度。实验发现了较低的滑动速度下低供油量反而诱发高油膜厚度的“异常”现象。硬脂酸的吸附使得润滑油在入口区形成非浸润的液滴状堆积,形成的附加拉普拉斯压力增加油膜承载力;当供油量较低时,入口润滑剂堆积的曲率半径较小,附加拉普拉斯压力较大,因此膜厚较高。     

不同环境温度下滚动轴承脂润滑性能台架测试

采用台架测量装置测试了不同环境温度下滚动轴承润滑脂的性能,研究环境温度、轴承转速、载荷和润滑脂锥入度对轴承力矩和温度的影响。结果表明：环境温度较低时,轴承启动力矩和运行力矩整体较高,轴承温度变化较为明显,润滑状态较差;随环境温度升高,轴承力矩和温度变化幅度均下降,轴承的润滑状态好转;高速乏油和重载条件下,轴承的力矩和温度增大,润滑状态变差。不同环境温度下润滑脂的表观黏度差异、不同转速下润滑脂的受剪切程度以及由此引起的润滑脂分油率的不同,是轴承呈现不同润滑状态的主要原因。     

不锈钢网表面润湿性的调控及其油水分离性能

采用简单的化学刻蚀法在 304 不锈钢网上构造微纳米粗糙结构,随后通过自组装技术将不同链长的脂肪酸装饰到粗糙表面,可制备出具有可控润湿性的网膜;利用接触角测量仪对表面润湿性进行测量,利用原子力显微镜、扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱仪对网膜表面的形貌和成分进行表征分析,根据长链脂肪酸改性后的超疏水超亲油特性测试油水分离性能以及重复利用性。 结果表明:不锈钢滤网表面呈现二维微纳米粗糙结构,并形成有序碳链薄膜。 通过调节脂肪酸的链长可实现亲水到超疏水的转变,接触角范围为 45° ~ 153°;油滴迅速在网膜上渗透,接触角始终为 0°。 链长越长的脂肪酸疏水亲油效果越明显,油水分离效率越高,最高达到 96%;经重复油水分离 50 次测试后,其油水分离效率仍能达到 80%以上。     

自旋对弹流油膜影响的试验研究

利用自制的旋滑式光干涉弹流薄膜测量系统,对带有自旋的钢球—玻璃盘接触副形成的弹流油膜形状和厚度进行试验研究。采用新的方法来获得自旋,即通过调节接触副与玻璃盘旋转中心的距离改变自旋分量的大小。试验结果表明,自旋导致油膜厚度降低,油膜形状也失去了经典的马蹄形相对卷吸中心线的对称性。当卷吸速度增加时,油膜厚度增加,油膜形状的非对称性增强;载荷增加,油膜厚度减小,油膜形状的非对称性增强;偏心距增加,油膜整体厚度增加,两侧油膜厚度差别减小,油膜形状的对称程度增加。     

表面划痕对滚子副润滑状态的影响

基于试验中观察到的滚子表面划痕现象,采用数值方法研究了不同供油条件下,划痕对滚子副润滑性能的影响,并与已有试验进行了比较,讨论了划痕长度和深度的影响.结果表明,划痕会影响滚子副的油膜压力和厚度,使得划痕中心油膜压力减小,膜厚增加;同时,划痕边缘处油膜压力增大,膜厚减小.供油层厚度越小,即乏油程度越严重,划痕边缘处的油膜压力及其梯度越大,膜厚越小.划痕越长,划痕越深,划痕中心的油膜压力越低,而膜厚越大.因此,划痕虽增大了滚子副划痕中心的膜厚,降低其压力,但同时增大了划痕附近的压力,减小了膜厚,在乏油条件下尤其如此,因此,划痕会加速滚子副的局部磨损.