向列相液晶润滑性能分析

向列相液晶是具有分子取向有序的一种典型结构,其分子取向特性可由向矢表示。基于此给出了一维向列相液晶的流动方程,研究了具有不同Leslie系数的5CB和MBBA 2种向列相液晶在不同向矢角度的等效粘度,以及它们在平面滑块下的润滑特性。结果表明,随着向矢角度的增加,向列相液晶的等效粘度增加,承载能力也增加,这表明向列相液晶的分子取向对其润滑性能有重要作用。     

纳米级正十六烷润滑膜分子排列方式的实验研究

针对厚度为纳米量级的液体正十六烷润滑膜，在球－盘点接触区内的分子排列结构开展实验研究。采用自行研制的在线测量系统，基于偏振拉曼光谱技术和相对光强膜厚测量技术分析处于不同润滑状态下的润滑膜分子排列结构和成因。结果表明:接触区内十六烷静态液膜的分子主链平行于固体表面，但在摩擦平面内的取向随机分布;较低速度下液膜分子排列结构与静态液膜相近;进入弹流润滑状态后，液膜分子排列结构呈无序的流体状态；在膜厚处于薄膜润滑阶段时，液膜分子有沿滚动速度方向取向的趋势。     

薄膜润滑的微极流体模拟

基于向列相润滑分子作用下薄膜润滑的有序模型,利用微极流体（Micropolar fluids）理论分析薄膜润滑的润滑特性,探求薄膜润滑的基本规律。结果表明,薄膜润滑下的摩擦学性质介于弹性流体动力润滑和边界润滑之间,弹流理论不能很好预测膜厚随工况参数的变化情况,而微极流体理论结果和试验值有较好的一致性。薄膜润滑下有序分子的存在所起作用相当于提高润滑剂的粘度,能够增加润滑油膜的厚度从而增加承载能力。在薄膜润滑下必须考虑微粒分子的角动量矩守衡。     

薄膜润滑与润滑状态图

讨论了速度、固体表面能、滑动比、润滑剂粘度和化学性能对薄膜润滑状态下油膜厚度的影响,以及弹流润滑向薄膜润滑转化条件和液体膜失效条件。进而提出了新的润滑状态划分准则以及不同润滑机理下膜厚的变化情况。     

海水润滑赛龙陶瓷轴承的摩擦学性能研究

分析海水润滑轴承的主要磨损形式,建立海水润滑赛龙陶瓷轴承的弹流润滑模型,通过数值计算发现在赛龙陶瓷/钢摩擦副间可以形成海水弹流润滑膜,轴承间水膜厚度分布有明显颈缩现象,但压力分布图中第二压力峰不明显;随着转速的增加,海水润滑膜膜厚及最小膜厚都变薄;相同条件下,赛龙陶瓷轴承用海水润滑比用纯水和油润滑时更不容易形成弹流润滑薄膜。     

微小间隙的光干涉法测量

本文用自行设计的光干涉弹流试验机测量了椭圆接触弹流润滑的油膜厚度的形状和分布.对国产牵引油进行了较详细的研究,并将其和润滑油进行了对比分析.分析了不同国产润滑油和牵引油的弹流液体膜的变化情况.滚动速度对微小液膜厚度有显著影响;法向载荷和滚滑比对膜厚影响较小.较大的滚动速度产生较厚的油膜;载荷增大,弹流膜厚度减薄;滑滚比升高,液膜减薄.     

纳米级润滑膜的粘度修正与薄膜润滑计算

根据纳米级润滑膜的试验测试结果提出薄膜润滑状态的粘度修正公式 ,并在此基础上建立了润滑膜厚度计算的数值计算方程。将该数值计算结果与弹流理论计算值和试验值进行对比表明 ,在薄膜润滑条件下 ,膜厚与速度和润滑油粘度的关系与弹流润滑计算结果相差较大 ,可明显看出弹流润滑向薄膜润滑的过渡 ,所提出的粘度修正式与试验结果则有较好的一致性     

基于两种流变模型粘塑性流体弹流润滑数值分析结果的比较

基于Evans-Johnson流变模型和理想粘塑性流变模型对粘塑性流体弹流润滑进行了数值求解。结果表明:基于两种模型所得到的油膜压力分布没有本质的区别,但油膜厚度有很大的不同,其中由前者所得的中心膜厚比由后者所得的中心膜厚低。     

水溶性稠化剂的流变性及成膜性能试验研究

水溶性稠化剂的成膜能力是衡量其润滑性能的一个重要指标,为研究水溶性稠化剂的成膜性能,选用水溶性稠化剂聚氧乙烯(PEO)作为试验材料,利用流变仪在不同温度对不同质量分数的PEO水溶液进行流变性试验,再利用自制的点接触弹流润滑实验台对不同质量分数的PEO水溶液成膜性能进行研究。结果表明:PEO水溶液呈现剪切变稀的非牛顿流体特性,随着PEO质量分数的增加,PEO水溶液的非牛顿性增强;PEO水溶液在卷吸速度较高时的润滑行为符合弹流润滑规律,而在较低卷吸速度时的润滑行为符合薄膜润滑规律;不同质量分数的PEO水溶液其薄膜润滑转变为弹流润滑的临界速度不同,PEO质量分数越高,其临界速度越高;对于相同质量分数的PEO水溶液,载荷越大,其膜厚越小;在同一载荷下,水溶液中PEO质量分数越大,润滑膜中心膜厚越大。     

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。     

纳米级二相流的润滑特性

薄膜润滑是指两相对运动的表面间润滑特性由固体表面及润滑剂特性与润滑剂的粘度共同决定的一种特润滑状态。由于此时有序分子的决定作用 ,耦合效应对润滑特征的影响不能忽略。此时的张量描述和本构方程均与牛顿流体不同。本文考察了二相流 (固液两相 )的润滑。耦合应力的存在增加了润滑剂的粘度从而提高了油膜厚度和承载能力。耦合应力润滑下有尺寸效应 ,润滑膜越薄 ,其作用也越明显     

Tribology and the liquid-crystalline state

The results of study of the efficiency of nematic-type liquid crystals as additives to lubricants are discussed. Liquid crystals are shown to provide high tribological characteristics of lubricants due to the ordered layers formed on friction surfaces. This results in increased loading capacity, decreased coefficient of friction and wear of the joint, as well as decreased energy losses. Usage of nematic liquid crystals as additives to oils is a new trend in tribology. In 1998 a group of scientists from Belyi Metal-Polymer Research Institute of the Belarus National Academy of Science received a certificate for the discovery of “Property of the Synovial Environment to Provide High Antifriction Behavior of Cartilage by Realization of Mesomorphic Nematic State of Lubricant in the Friction Zone.”     

Research on thin film lubrication: state of the art

Thin film lubrication (TFL) has been well studied as a new lubrication regime since 1990s. TFL is a transition lubrication regime between elastohydrodynamic lubrication (EHL) and boundary lubrication (BL), which has specific lubrication features. Present paper summarizes the advancements of researches on TFL, which involves the origin of the TFL concept, advancement of measuring techniques, TFL film-forming features, investigation on its mechanism, and computation theories.     

超薄含水油膜Couette流润滑特性的分子动力学模拟

基于分子动力学方法,建立超薄含水柴油膜的全原子分子模型,进行不同含水率下油膜Couette流的润滑特性研究。在相同剪切速度作用下,分析含水油膜的微观结构、速度分布、整体键取向参数、剪切黏度等性质。发现不含水时油膜形成了类固体层,不具有流动性,且在剪切过程中黏度值下降,即表现出剪切时间稀化现象;而含水工况下,油膜出现分层结构,流速符合Couette流的流动特性;且含水率越高,油膜的分层现象越明显,链烃的有序性越强,致使油水混合薄膜的剪切黏度值也越低,呈现出非牛顿流体性质,此时油膜固有的剪切稀化特性被削弱。研究表明,水分子由于具有较强的分子间作用力,能促使油膜中的有机分子重新排布,从而对油膜的润滑性能产生较大改变。     

聚合物分散液晶（PDLC）光开关研究

聚合物分散液晶材料具有电控开关特性 ,利用材料的这一特性制成聚合物分散液晶光栅则具有衍射特性的电场可调性。理论和实验表明 ,采用一定的材料配方和工艺 ,可以获得理想的聚合物分散液晶全息光栅 ,若干个不同频率的光栅叠加可以制成实现多点光切换的光开关     

双电层电粘度对薄膜润滑影响的试验研究与数值分析

由于固液界面处存在双电层,理论和试验研究都表明该效应对薄膜润滑有较为明显的影响。首先,利用自行设计的外加电场重构双电层装置进行了组合滑块水润滑试验,结果分析表明:双电层所引起的电粘度效应对流体润滑中摩擦因数有明显影响,另外当摩擦副的材料不同时,摩擦因数的变化规律不同。然后,又对KCl(氯化钾)溶液进行了组合滑块试验,进一步研究了离子浓度对电粘度效应的影响,在不同速度和溶液浓度的工况下,对摩擦因数进行了测量。结果表明:低浓度溶液使摩擦因数明显增加,浓度高时摩擦因数减小;随着速度的增加,双电层效应对摩擦因数的影响减小。最后,对试验工况进行了数值分析。     

液晶相控阵指向矢分布求解及其光束偏转

为了分析液晶相控阵空间光调制特性与驱动电压之间的关系,根据液晶连续体弹性形变理论,提出一种基于非线性最小二乘差分迭代求解液晶指向矢空间分布的方法。该方法利用液晶材料的电光特性,以阈值电压时的液晶指向矢分布作为初始值,通过非线性最小二乘法推导在驱动电场的作用下液晶指向矢的空间分布情况,以及稳定状态时液晶相位延迟与驱动电压之间的相位调制特性曲线。最终通过实验完成了理论验证,控制液晶相控阵的驱动电压,实现对远场光束指向的偏转控制。利用驱动电压直接求解电位移矢量,为后续指向矢与电位移耦合迭代提供初始值,不仅减少了计算量,而且更加符合液晶分子在实际电场作用下的运动过程,减少了模型误差。结果表明:在系统的终止误差为1.0×10-8时,不同电压下的迭代时间均值为0.33s;在驱动电压为5V的情况下,该算法与差分迭代相比,液晶分子倾斜角的角度误差精度提高了0.09rad。