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。     

高副接触润滑油膜摩擦力测量系统

设计制造高副接触润滑油膜摩擦力测量系统。介绍该测量装置的结构组成和测试原理,选取2种PAO润滑油对纯滑动条件下的摩擦力进行实时测量,分别得到升速和降速过程中摩擦因数的变化曲线。依据摩擦因数曲线的变化趋势可界定出接触副润滑状态,表明该测量装置可用于评定润滑油的成膜特性和流变特性及摩擦副的表面特性,并为验证和改进已有润滑模型提供实验支持。     

修形滚子凸型对润滑油膜的影响

本文以滚子类轴承为研究对象,初步探讨了等温油润滑条件下,三种光滑表面修形滚子凸型对有限长线接触弹流油膜形状、油膜厚度和油膜压力分布的影响,其结果可为工程上确定最优修形滚子凸型提供更为充分的理论依据。     

凸轮弹性流体动力润滑油膜厚度计算的新方法

本文先给出了全膜线接触弹流膜厚计算的统一公式，应用弹性流体动力润滑理论，探讨了凸轮油膜厚度的计算方法，利用MATLAB软件编制的程序可计算凸轮弹性流体润滑油膜厚度，凸轮膜厚比λ，从而能判断摩擦副之间的润滑状态，并对判断凸轮表面损伤坏形式，减少两接触表面的磨损，凸轮参数优化设计和使用寿命预测等具有重要意义。     

点接触润滑状态转化的实验观察

利用球-盘接触润滑油膜厚度的光干涉测量法,通过卷吸速度或载荷的改变实验研究了弹性流体动力润滑与流体动力润滑转化过程中油膜厚度的变化规律。实验结果显示这2种润滑状态之间存在明显的过渡区。与已有的理论一致,在弹性流体动力润滑区和流体动力润滑区,油膜厚度与卷吸速度或载荷在对数坐标中呈直线关系。在两者的过渡区,固体表面的弹性变形量随卷吸速度或载荷的变化发生明显的变化,油膜厚度与速度或载荷的关系不再为对数坐标中简单的线性关系。使用已有的润滑状态区理论不能得到实验观测到的润滑状态的转化过渡区。     

弹流膜厚的测试方法述评

论述了弹性流体动力润滑油膜工测试方法的进展，分析了各种膜厚测试方法的特点及应用范围。     

旋滚条件下弹流油膜的试验研究

应用光干涉方法,对旋滚条件下钢球-玻璃盘接触副形成的弹流油膜进行了试验研究.在试验中,通过调节接触副与玻璃盘旋转中心的距离即偏心距来获得不同程度的自旋分量.试验结果表明,纯滚条件下两侧缘处相等的最小油膜厚度由于自旋分量的引入不再相等,较小的最小膜厚具有较大的速度指数.侧缘处最小膜厚的速度指数大于中心膜厚的速度指数.随自旋的增加,油膜形状的非对称性增加,最小油膜厚度减小.随载荷和滚动速度的增加,自旋引起的油膜形状的非对称性增强.     

高黏度齿轮油润滑状态转变的试验观察

利用双色光干涉润滑油膜测量技术,观察球-盘接触副内大黏度齿轮油润滑状态的转变过程,并对不同速度和载荷条件下润滑状态在不同区间内的转化进行定量分析。结果表明:在充分供油条件下,随卷吸速度增加,润滑油膜从弹流润滑状态向动压润滑状态转化,且2种润滑状态之间存在着明显过渡区间;而随着载荷的增加,润滑油膜从动压润滑向弹流润滑状态转化;在定量供油条件下,润滑油膜在弹流润滑区间内从富油润滑状态向乏油润滑状态转化。     

用双圆盘试验测试润滑油的高压流变性能

本文介绍了作者研制的双圆盘试验机，并测试了两种国产润滑油的弹流润滑膜的弹性特征对载荷，滚动速度及滑差的依赖性。测定的润滑膜剪切弹性膜量值覆盖了其他学者试验结果的范围。     

凹坑边缘隆起对弹流油膜的影响

采用光束干涉技术研究纯滑条件下表面单凹坑及边缘隆起对弹流油膜的影响.实验结果表明,随着卷吸速度的增加,边缘隆起处在弹性恢复阶段时,阻碍润滑油的流动,在靠近隆起处形成了明显的凹陷;当隆起完全恢复后,其对润滑油流动的影响减弱,凹陷也随之消失.比较相同工况下凹坑表面和光滑表面出口油膜的特征,分析凹坑位置对油膜的影响,结果显示凹坑表面的出口膜厚略有增加;凹坑处在接触区中央位置时对油膜的影响最为明显.     

椭圆接触纯自旋问题的弹流润滑数值分析

研究了椭圆接触纯自旋问题的等温弹流润滑,用多重网格法求得了完全数值解,研究了速度、载荷、椭圆比和计算区域对压力和膜厚的影响。结果表明,在轻载、高速、大椭圆比条件下,椭圆接触的纯自旋运动可产生润滑膜,油膜的形状和压力分布都和经典弹流润滑截然不同;椭球的自旋速度、载荷、椭圆比以及承载域的大小都对压力和膜厚有很大的影响。     

Measurement of Sub-Nanometer Lubricant Films Using Ultra-Thin Film Interferometry

The ultra-thin film interferometric method of measuring the thickness of very thin films in lubricated contacts has been refined so as to be able to measure films down to 0.3nm with a standard deviation of 0.15nm. The main remaining source of measurement variation for films below 3nm thick is the surface roughness of the contacting solids. This modified technique has been applied to study the film-forming properties of three fluids, hexadecane, a dilute solution of surfactant in hexadecane, and cyclohexane. Purified hexadecane shows a very slightly enhanced oil-film thickness below 1nm. The long-chain surfactant forms a boundary film 2nm thick. Cyclohexane behaves as though it forms a surface layer about 1nm thick with viscosity three times the bulk fluid viscosity.     

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。     

表面速度异向下的点接触润滑油膜试验机研制及膜厚测量

弹流润滑领域中,润滑油膜的形态、厚度、摩擦力是研究接触区润滑状态,探究润滑机制极为重要的信息。研制表面速度异向下的点接触润滑油膜试验机,该试验机以多光束干涉法作为测量手段,结合弧形轨道实现接触副表面速度夹角的变化;使用旋转系统将接触副系统摩擦力转变为压力,利用高精度压力传感器及摩擦力合力公式,实现表面速度异向下的点接触摩擦力测量和计算。在限量供油条件下对表面速度异向的点接触润滑油膜形态与膜厚进行了观测,探究速度夹角对乏油状态改善及油膜形态变化的影响。结果表明：改变接触副表面速度方向,入口油池得到改善,中心膜厚增加。     

零卷吸预跑合对一类反常弹流油膜的影响

在极低速纯滑动的光弹流实验中,采用高粘度聚丁烯润滑剂形成的弹流油膜会在入口区出现凹陷,该反常的入口凹陷与极限剪切应力/界面滑移有关。针对盘纯滑和球纯滑2种不同的运动条件进行了油膜形状的测量,分析了零卷吸预跑合对油膜形状的影响。结果表明,一般地,纯玻璃盘滑动和纯钢球滑动产生的此类反常的油膜形状并不相同;当对弹流接触副采用零卷吸预跑合处理(即钢球和玻璃盘在接触区以大小相同方向相反的速度运动)之后,纯玻璃盘滑动形成的油膜形状有较大变化,油膜厚度增加,入口的楔形斜度下降,此时纯玻璃盘滑动和纯钢球滑动产生的油膜形状差别减小,甚至相同。     

急停问题的椭圆接触弹流润滑分析

将机械急停时滚动轴承、齿轮等的弹流润滑油膜的渐变过程简化为从稳恒状态突然转化为恒载荷纯挤压状态,然后随时间的推移挤压效应逐渐消失的过程,建立了椭圆接触瞬态弹流润滑模型。假设润滑油为牛顿流体,在等温条件下用多重网格技术进行了动态数值求解,讨论了急停前卷吸速度分别沿椭圆接触区的长轴和短轴方向时,不同参数条件下的残留弹流润滑膜的压力和膜厚随时间的变化规律。数值计算结果表明,急停后润滑油会逐渐被挤出接触区,因此残留油膜只能保持很短的时间;较高的Hertz接触压力会通过增加润滑油粘度而延长残余油膜的维持时间,但不能根本上改变上述变化趋势,卷吸速度的方向也不能改变上述变化趋势。     

旋滑条件下弹流润滑数值分析

建立旋滑条件下椭圆接触弹流润滑的数学模型,用多重网格法求得该条件下的完全数值解,研究速度、载荷、偏心距和椭圆比对油膜厚度、形状和压力的影响。结果表明,偏心距较小时,油膜厚度和形状都与普通弹流有明显的不同;速度、载荷和椭圆比增加及偏心距减小,均会导致接触区两侧最小膜厚的差值增大,油膜形状的非对称性增强;速度、椭圆比增加,油膜厚度增加,接触区压力减小,载荷增加或偏心距减小,油膜厚度减小,接触区压力增加。