载荷对线接触热弹流温度场的影响

在弹流动力润滑中,尤其是在重载的情况下,润滑剂呈现出强烈的非牛顿流体的流变特性,添加剂以及合成润滑剂的使用,也会导致润滑油呈现非牛顿性质,从而使得润滑剂的流变行为成为润滑设计中必须考虑的重要因素;对于高速或重载的情况,众多的研究结果表明:热效应是明显的、不可忽略的。选用Ree-Eyring模型,通过联立求解雷诺方程、弹性变形方程、能量方程而得到线接触非牛顿流体热弹流的温度场,分析了不同载荷下的温升变化,从而找出油膜内温度场随载荷的变化规律。     

表面织构及供油量对润滑性能影响的建模分析

目的研究不同供油条件下织构表面的润滑性能。方法首先,建立考虑表面织构的乏油润滑模型,求解修正雷诺方程获得乏油工况下考虑织构表面的润滑油膜厚度以及压力分布。然后,依据求得的润滑油膜厚度判断计算域内各点润滑状态,通过接触压力及油膜厚度分别计算边界润滑、混合润滑以及流体润滑状态下的切应力,并积分求得摩擦力进而得到摩擦系数。结果模拟了供油层厚度为50~500 nm以及充分供油条件下三种织构的润滑行为,获得了不同润滑状态下表面织构的摩擦系数。速度为0.1 m/s时,供油量对接触区油膜厚度的影响较小,不同润滑状态下织构表现出不同的润滑性能。速度为0.2 m/s时,供油层厚度对油膜厚度的影响较大,随着供油层厚度的增大,膜厚明显增加,摩擦系数在供油层厚度为200 nm时最小。结论接触副处于流体润滑状态时,织构表面不具有减摩效果。接触副处于边界润滑状态时,织构表面具有减摩效果,并且织构较密时,摩擦系数较小。接触副处于混合润滑状态时,织构过于稀疏或密集时均不具有减摩效果,但是合理分布的织构具有减摩效果。     

缸套内表面网纹对活塞环润滑性能影响研究

以流体润滑为基础,结合Reynolds方程和微凸体模型在考虑润滑油变黏度等因素条件下,建立活塞环-气缸套三维瞬态流体动压润滑模型。采用有限差分法结合MATLAB语言环境编制瞬态流体动压润滑程序并进行仿真计算,研究缸套内表面网纹对活塞环-缸套润滑摩擦性能的影响。结果表明：采用较大综合粗糙度或者交叉型网纹的缸套时,最小油膜厚度值增大、流体摩擦力和摩擦热流量减小,这对于提高润滑性能、减小活塞环与缸套间的摩擦损失有着重要的作用     

油润滑下不同槽宽网状织构表面润滑特性研究

为了提高油膜承载力、改善润滑效果、优化织构化表面的摩擦学性能，研究不同黏度润滑油下网状织构的润滑性能。设计4种不同凹槽宽度的网状织构，通过测量接触角、油膜承载力以及摩擦因数，得到不同转速、不同黏度润滑油下4种网状织构的油膜承载力以及摩擦因数的变化规律。实验结果表明：在4种织构中，凹槽宽度为0.4 mm的网状织构润滑性能最好，在设定的实验条件下，最大油膜承载力为0.52 N,最小摩擦因数为0.019。此外，接触角测量实验表明凹槽宽度为0.4 mm的网状织构表面疏水性能更好，有比较好的成膜能力，使得织构表面动压承载力有比较大提升，摩擦因数也更小。比较不同黏度润滑油和不同转速下网状织构润滑性能，黏度越大的润滑油，油膜承载力越大，润滑效果更佳。同时，油膜承载力随着转速的增大而增大，在润滑油黏度较高时这种影响更为显著。     

供油量对浮环轴承静动态润滑特性影响

针对浮环轴承贫油润滑问题,基于雷诺方程,建立浮环轴承贫油润滑模型,以润滑油入口供油量为可变参数,通过有限差分法求解数学模型,分析了供油量对浮环轴承内外油膜力静态润滑特性影响,计算结果表明:供油量明显影响润滑油油膜力的起始角和轴承环速比,摩擦功耗随浮环轴承供油量的减小而增大。     

纳米单峰粗糙壁面润滑模型的分子动力学模拟

为研究角鲨烷润滑油膜在固定压强、不同温度和不同剪切速度下的边界润滑行为,建立了具有单峰粗糙面的边界润滑模型。分析润滑油膜的密度分布,以及在剪切运动过程中固体壁面的力学响应和应力变化,以及不同剪切速度条件下润滑剂和凸峰的状态变化。结果表明:温度对角鲨烷润滑油膜的分层现象影响较小,对凸峰之间的粘着现象影响显著;较高的相对运动速度有利于减小磨损;混合摩擦状态时,两凸峰接触界面中有少量角鲨烷分子存在,且分子长链方向与剪切方向一致。     

油水两相流润滑轧机油膜轴承的摩擦行为分析

目的研究含水润滑油对轧机油膜轴承的摩擦学性能的影响。方法选取轧机油膜轴承为研究对象,利用油水两相流体数学模型和弹流润滑方程研究轧机油膜轴承在等温条件下的润滑特性,分析油水两相流体润滑膜的压力、膜厚分别随含水率、滑滚比、轴颈间隙、主轴转速和轧制力的变化关系。结果水介入润滑油之后,随着含水率的增加,油水两相流体的黏度先增加,在含水率为30%左右时达到最大值(0.08 Pa·s),之后又迅速减小,直至接近于纯水的黏度(0.001 Pa·s)。当含水率为30%时,无量纲膜厚达到最大值(0.82),当含水率为90%时,无量纲膜厚达到最小值(0.68)。结论随着含水率的增加,油水两相流体由油包水流型转化为水包油流型,压力变化不大,膜厚先增加后减小,作为润滑剂,油包水流型比水包油流型具有更好的润滑性能,且在流型转变点处的润滑性能最优。随着滑滚比和轧机油膜轴承主轴转速的增加,压力减小,承载能力减弱,膜厚增加,润滑性能增强。随着轴颈间隙和外部轧制力的增加,压力增加,承载能力增强,膜厚减小,润滑性能减弱。     

地铁齿轮箱型腔结构参数对轴承润滑性能的影响

地铁齿轮箱流场分析是研究输出端轴承润滑的基础,箱体型腔结构参数对齿轮和轴承的润滑有非常重要的影响。通过计算机流体仿真软件CFX,采用浸入实体法,建立地铁齿轮箱斜齿轮飞溅润滑的CFD数值仿真模型,得到不同工况下输出端轴承集油盒入口处的润滑油速度和体积分数;分析径向距离、轴向距离、导油筋宽度对集油盒平面润滑油体积分数和速度的影响规律。分析结果表明：在1 800～3 600 r/min转速下,集油盒平面润滑油体积分数与油速呈负相关关系,在一定导油筋宽度下,增加轴向与径向距离会增加集油盒平面润滑油体积分数,减小集油盒平面的油速;轴向距离和径向距离不变,随着导油筋宽度增加,润滑油体积分数增加,油速降低。     

油气润滑技术及应用

油气润滑作为一种新型的润滑技术,克服了传统润滑方式诸多缺点,极低的耗油量和零排放是油气润滑的突出优点。该系统由流量分配器、油气混合器和电控装置等核心元件构成,流量分配器和油气混合器能够合理分配各润滑点油气用量,保证最佳润滑效果和油耗的经济性。电控装置能够实现实时监控并进行故障自诊断,确保设备安全,油气润滑可广泛应用于各领域。     

滑动摩擦接触对母线弯曲成形质量的影响

目的 研究滑动摩擦接触对1060纯铝母线弯曲成形质量的影响,得到表面质量更好的工件,降低废品率。方法 采用自行设计的V形三点式自由弯曲成形的摩擦力测试装置,通过更换不同表面粗糙度的凹模圆角、不同润滑介质以改变接触状况,进行一系列摩擦试验。通过钨灯丝扫描显微镜获得板料弯曲件表面微观形貌图,通过MATLAB软件对所采集的数据进行曲线处理。结果 得到不同粗糙度的凹模圆角以及不同润滑介质条件下的弯曲力-行程曲线。经测定,凹模圆角表面光滑时,无润滑状态下,最大摩擦力约为440 N;采用聚乙烯薄膜作为润滑介质,最大摩擦力约为100 N;采用聚四氟乙烯薄膜作为润滑介质时,最大摩擦力约为20 N。凹模圆角表面粗糙时,无润滑状态下,最大摩擦力约为235 N;采用聚四氟乙烯薄膜作为润滑介质时,最大摩擦力约为28 N。结论 添加润滑介质可以有效降低板料与凹模圆角之间摩擦力大小,进而提高弯曲件表面成形质量。滑动摩擦条件下,无论光滑还是粗糙的凹模圆角,采取润滑措施均能有效提高弯曲成形工件的表面质量,且聚四氟乙烯薄膜作为润滑介质时,得到的板料表面质量最好。     

基于梳齿沟槽阵列的集油表面润滑特性

对限量供油条件下梳齿沟槽阵列表面的润滑特性及其集油性能进行了研究。 利用飞秒激光在摩擦表面制备了梳齿状沟槽阵列,形成了条状亲油区。 采用摩擦力及膜厚测量仪的往复运动模块对该条状自亲油区在限量供油条件下的润滑成膜特性和减摩降磨特性进行了研究。 同时,采用高速摄像机对梳齿沟槽阵列表面油滴的输运特性进行了观察。 结果表明,以梳齿状沟槽阵列为边界的润滑轨道对置于其上的润滑油有明显约束作用,限制其向润滑轨道之外的铺展。 在有限供油条件下,该类条状自集油表面具有较好的润滑能力、较小的摩擦因数和磨损。 相对于普通润滑表面, 集油表面摩擦因数减小了 30%左右,而往复运动行程中心位置最小膜厚增大了 20 nm。 油滴在梳齿沟槽阵列表面的输运产生明显差异,朝向润滑轨道的输运距离为远离润滑轨道输运距离的 1. 5 倍。     

响应型润滑表面的智能调控研究进展

智能润滑材料和表面具有随需应变和仿生功能的特点,是近年来润滑技术的一个研究重点。功能成分的触发和反馈行为赋予了智能材料可控的润滑能力,能对环境变化做出响应,进而可以实现摩擦界面润滑状态的主动调控,为智能设备的设计和运用提供新的研究思路。结合智能润滑的研究现状,对材料类型、构筑方式以及应用领域等研究进展进行介绍。根据材料能够响应的刺激类型把智能润滑表面分为9种类型,并分别总结了每种类型材料的设计理念、刺激响应机理以及性能特点。此外,从高分子复合材料、功能化润滑纳米添加剂和环境敏感水凝胶3个方面对智能润滑表面的摩擦学领域的应用情况以及未来可能发展的方向进行了讨论。未来研究方向包括但不限于以下几个方面:一是开发新型响应型润滑表面,例如基于自愈性润滑表面、电磁响应性润滑表面等;二是探索更加智能的响应机制,例如基于人工智能的自适应控制;三是进一步研究响应型润滑表面的机理,从微观和宏观层面深入探索响应机制;四是拓展响应型润滑表面的应用领域,例如在纳米技术、生物医学、机器人等领域的应用。     

环境温度变化对水润滑动静压轴承的热弹流影响

目的研究不同季节或地域以及外部降温对水润滑动静压轴承热弹流的影响。方法选取小孔式水润滑动静压滑动轴承为研究对象,采用考虑了热效应的Reynolds方程对水润滑动静压滑动轴承进行热弹流润滑分析,研究了不同温度边界条件下三种轴瓦材料的水润滑动静压滑动轴承润滑膜的温度变化及其压力膜厚的变化。结果当轴瓦、轴颈的温度相同且异于润滑剂初始温度(313 K)时,轴瓦、轴颈温度越低,润滑膜的温度越低,在入口区和出口区出现明显的温度变化,轴瓦、轴颈温度越低,润滑膜的膜厚越大,第二压力峰越明显。轴承外部降温,使轴瓦温度(297.35、281.7 K)保持低于润滑膜以及轴颈的初始温度(313K),轴瓦温度越低,润滑膜的温度越低,入口区以及出口区的温度也发生变化,润滑膜的膜厚增大,第二压力峰增大。对比轴瓦、轴颈温度同时降低和轴瓦温度降低这两种工况,润滑剂温度的变化趋势与压力膜厚的变化趋势相同,但变化幅度不同。结论由于轴承所处季节或地域不同,轴瓦、轴颈的温度异于润滑剂初始温度,外部环境温度越低,润滑膜的膜厚越大,有利于润滑。通过外部降温的形式使轴瓦保持低温状态,同样可以使润滑膜的膜厚增大,有利于润滑。     

纳米复合薄膜水润滑摩擦学性能的研究进展

评述了类金刚石基(DLC、a-C)、非晶氮化碳基(a-CNx)、过渡金属氮化物基(TiN、CrN)及其改性纳米复合薄膜的水润滑摩擦学性能,分析了微观结构、梯度结构、元素掺杂、对磨材料及摩擦参数对其水润滑摩擦磨损性能的影响,并揭示了水润滑中纳米复合薄膜存在的摩擦磨损机制,指出了三种纳米复合薄膜体系在水润滑中均可表现出优异的减摩抗磨特性,但与薄膜成分、层状结构、力学性能及对磨材料物理化学性能密切相关。一般而言,相比于过渡金属氮化物基薄膜,类金刚石基及非晶氮化碳基薄膜由于在水润滑中形成转移层和水合润滑层而呈现出更低的摩擦系数和磨损率。当选用的对磨材料易于发生摩擦水合反应时,形成的水合层起到的保护作用使得纳米复合薄膜均表现出了更低的磨损率。在保证薄膜未发生剥落而失效时,适当地加载载荷和滑移速度也是获得最优水润滑摩擦学性能的关键因素。为薄膜应用在水润滑器械作业提供了一定的参考,并展望了纳米复合薄膜水润滑摩擦学未来的研究方向。     

纳米颗粒的抗磨作用及作为磨损修复添加剂的应用研究

用化学修饰法合成了在润滑油中具有良好分散性能的二烷基二硫代磷酸（DDP）表面修饰铜Cu纳米颗粒（简称Cu-DDP)和DDP表面修饰LaF3纳米颗粒（简称LaF3-DDP),考察了它们作为润滑油添加剂的减摩、抗磨作用和承载能力,研究了它们的抗磨损和润滑机理。研究发现,Cu-DDP和LaF3-DDP纳米微粒具有良好的抗磨损性能,优异的极压性能,可以显著地提高基础油的失效负荷,尤其在高载荷条件下,比商品添加剂二烷基二硫代磷酸锌（ZDDP）具有更好的润滑性能。SEM和XPS分析表明,纳米Cu-DDP和LaF3-DDP作为润滑油添加剂主要形成和由Cu或LaF3的沉积膜及硫、磷与金属反应生成的摩擦化学反应膜共同组成的复合边界润滑表面膜从而具有抗磨损和抗极压性能。     

剪切激励下润滑脂对螺栓连接结构松动行为的影响研究

目的 为了提高螺栓连接结构的可靠性,分析剪切激励下螺栓连接结构松动失效机理,并研究润滑脂对螺栓连接松动行为的影响。方法 基于自主设计的试验装置,开展了剪切激励下螺栓连接结构的松动试验,分析了两种润滑脂(MoS2润滑脂和锂基润滑脂)对螺栓连接结构松动行为的影响,试验结束后使用扫描电子显微镜分析螺纹表面的损伤情况。结果 在相同预紧力条件下,使用润滑脂的螺栓连接结构初始预紧力矩可降低30%~40%。螺栓连接结构所承受的剪切载荷存在门槛值,即当剪切载荷低于门槛值时,连接结构不会完全松动。在螺栓前三圈接触螺纹表面添加润滑脂(局部润滑),门槛值降低;在螺栓全部接触螺纹表面均添加润滑脂(完全润滑),门槛值进一步降低。当承受载荷幅值低于门槛值时,局部润滑有利于防松,螺栓连接结构的松动程度可降低20%以上。结论 螺纹接触界面的微观滑移和微动磨损是螺栓连接结构松动的主要原因,在螺纹接触界面添加润滑脂可有效减缓螺纹表面的微动磨损。     

盾构机主轴承润滑特性影响因素研究

盾构机主轴承作为一种大型重载机械,其工作环境恶劣,轴承损坏会造成极大的经济损失,为了保证较高的可靠性,其润滑性能极为关键。采用Fluent对轴承进行流固耦合模型的建模仿真,研究轴承转速、负载、润滑油黏度、润滑油流量和润滑方式对轴承温升影响。结果表明：润滑油分布少的区域温度较高;盾构机主轴承的转速是影响温升最关键的因素,温升随着转速的增大而急剧增大;轴承温升随着负载的增加而增加;润滑油在黏度等级为320附近的温度最低;不同转速下流量对轴承温升的影响不同,转速低时,温升随着流量增大先减小后增大,转速高时反之;通过仿真将类似于油气原理的润滑方法应用在盾构机主轴承的润滑上改善了润滑状态。     

空气喷射辅助少量润滑对航空铝合金7050 T7451铣削力的影响

为了提高少量润滑的冷却润滑效果,提出了空气喷射辅助少量润滑的方法,并利用建立的空气喷射辅助少量润滑系统对航空铝合金7050-T7451进行铣削实验。通过采集切削力信号对干切削、不同切削液流量的空气喷射辅助少量润滑切削和湿式切削进行比较研究。结果表明:干切削条件下的切削力大于空气喷射辅助少量润滑的切削力,且随着切削液流量的增大,气液两相冷却润滑介质的润滑能力增强,导致切削力呈减小趋势;空气喷射辅助少量润滑与湿式冷却润滑两种条件下的切削力相比,总体来说前者小于后者,这一现象表明空气喷射辅助少量润滑的润滑效果优于湿式冷却润滑,但切削液的使用量仅为后者的3%。     

硫化物固体润滑涂层的研究现状

硫化物（FeS、WS2和MoS2）是固体润滑材料中重要的一种材料,由于其呈六角形晶体层状结构,分子层间结合力较弱,界面分子层极易滑动形成良好润滑性能,因而备受研究者的关注。本文在综合大量文献资料的基础上,对硫化物固体润滑涂层特性、润滑机理及最新制备工艺研究现状进行综述,并对硫化物固体润滑涂层的研究前景进行展望。     

表面织构类型对摩擦副减摩性能的影响分析

目前对表面织构润滑减摩机理的认识还不够完善。为研究不同织构类型所适用的最佳工况,以内燃机活塞-缸套摩擦副为研究对象,采用时均雷诺方程及周期边界条件,建立织构条件下平面摩擦副润滑油膜的控制方程。通过试验测试结合流场分析,明确表面均布凹坑型微织构和斜槽型微织构的润滑减摩机制。进一步对比坑-槽复合型织构和槽-槽耦合对摩时摩擦因数的变化规律,从转速和载荷的角度明确适合各织构类型的最优工况。研究发现：斜槽型织构具有更优的减摩效果,并在负载100 N时摩擦因数最优,转速对摩擦因数的影响较小;凹坑型织构和复合型织构在80 N载荷下减摩效果最佳,在350 r/min时摩擦因数达到最小值;耦合槽型织构在低承载时摩擦因数低于单斜槽织构(最大相差10.2%),转速对摩擦因数的影响较小。针对几种织构类型所适应的最优工况进行研究,明确了不同工况下的织构类型的选择和优化。