固液界面对流体动压润滑膜厚的影响

目的研究固液界面对流体动压润滑油膜厚度的影响。方法在面接触润滑油膜光学测量装置中,旋转的光学玻璃圆盘和静止的微型滑块平面构成面接触摩擦副。实验选取PAO6和80%甘油水溶液作为润滑剂,而滑块使用的表面材料为钢和二氧化硅两种。实验中分别利用同种润滑液体与不同滑块表面材料组合,以及不同润滑液体与同种滑块表面材料组合成不同界面组。针对不同界面组进行不同条件下的膜厚-速度关系曲线的测量。各界面的亲和性通过液体对固体的接触角评价。结果 PAO6/钢界面与PAO6/SiO_2界面产生的膜厚-速度曲线无明显差别,并与经典润滑理论计算值保持一致。而PAO6对钢表面和二氧化硅表面的接触角分别为17.5°和21.9°,两界面的亲和性差别不大。当界面组内各界面亲和性差别较大时,对应的膜厚表现出差别。亲和性较弱,或对应液体在固体的接触角较大时,膜厚相对较低。对于文中实验条件,界面效应随载荷的增加表现明显。初步分析表明,载荷的增加会加大摩擦副出口处油膜的剪切应变率,诱发滑移,从而使得界面效应明显。结论在流体动压薄膜润滑条件下,固液界面亲和性可以对膜厚产生明显的影响。     

微型滑块轴承润滑油膜厚度光学测量系统

针对微型滑块轴承润滑试验研究测量复杂、精度低、不能实时测量等问题,提出一种微型滑块轴承润滑油膜厚度光学测量系统。通过基于平行并联机构的调节装置实现试样与玻璃盘倾角的调节与固定,上位机控制电机带动玻璃盘转动形成动压油膜。通过光栅获取玻璃盘的实时转速,通过双色光干涉法利用光流算法和基于动态时间规整(DTW)算法实现最小膜厚的同步测量。在实验环境中,该系统运行平稳,对于宽度为0.8mm的滑块,倾角调节分辨率为1/7328,利用波长655 nm和532 nm的红绿双色光合成激光作为光源,实现膜厚在线追踪,可满足稳态以及时变的试验要求。     

界面黏附功与润滑油膜厚度的相关性研究

利用不同的润滑剂与不同的滑块表面组合成亲和性不同的界面,在不同载荷下,使用面接触润滑油膜光学测量系统对各界面组合的油膜厚度-速度关系进行测量。以黏附功来评价固液界面亲和性,研究固液界面亲和性与流体动压润滑油膜的相关性。试验结果表明:接触角与接触角滞后不能作为判定界面润湿性与油膜厚度关系的唯一参数,且对于黏度相似的润滑液体,高黏附功更易产生高油膜厚度;载荷对界面效应也有影响,且载荷较高时,界面效应比较明显。     

非均匀亲和性界面对流体动压润滑油膜厚度的影响

目的研究非均匀亲和性界面对流体动压条件下润滑油膜厚度的影响。方法通过对固体试样表面进行张力修饰以获得对润滑液体不同的亲和性,其中包括表面的不同部分对液体的亲和性不同,即非匀质亲和性表面。试验中利用防指纹油液(AF)对普通钢滑块进行张力修饰得到了匀质AF滑块和非均匀性AF滑块,测量了钢滑块、入口AF滑块、出口AF滑块和全表面AF滑块的油膜厚度随倾角的变化,同时利用防指纹油液对阶梯滑块进行张力修饰得到了AF阶梯滑块,测量了阶梯滑块和AF阶梯滑块在倾角为1:2231和平行间隙两种条件下的油膜厚度随速度的变化。结果四种滑块的油膜厚度随倾角的增大均呈现先增大后减小的趋势,存在最佳倾角,且普通钢滑块表面、非均匀亲和性AF表面、均匀AF表面的油膜厚度依次降低。对阶梯滑块和AF阶梯滑块的测量结果表明,AF阶梯滑块产生的油膜厚度一直低于阶梯滑块。结论在流体动压薄膜润滑条件下,固液界面亲和性可以对膜厚产生明显的影响。通过选择性修饰试样表面,使得表面润湿性具有区域性差异,油膜厚度降低,认为造成该现象的原因是润滑剂在固液界面亲和性低的部分发生较强的侧泄。