部分弹流润滑状态的初步测试

本文介绍了用电阻法对部分弹流润滑状态的初步测试。文中介绍了试验机、试件、试验原理和测试方法,还给出了一些测试结果,并对其进行了粗略的分析。可以推测,根据大量的测试数据能够统计出金属接触的面积比率和时间比率。文章认为电阻法是测试部分弹流润滑状态的一个有效方法,它对进一步研究部分弹流润滑和接触磨损机理有一定的意义。     

润滑状态及其转化过程的测试方法

通过对多种润滑状态测试方法的比较研究，提出了用R－C阻容振荡法来监测滚动轴承的润滑状态。将电容法与电阻法的优点结合起来，且阻容振荡法能实现对全膜润滑，混合润滑与边界润滑状态及其转化过程的监测，并通过实验对滚动轴承的润滑状态及其转化进行了测试研究。     

弹流参量的测量(一)——一、电容测量法(上)

用电容法测量油膜厚度,是一种沿革很久的技术,但用来测量弹流润滑状态下的膜厚,则是到1965年鲁威基(Lewicki)才开始尝试的。后经克鲁克(Crook)特别是戴森(Dyson)等人所改进,和光干涉测量膜厚法一样,电容测量法是弹流膜厚测量技术中积累数据最多、使用经验最丰富的一种方法。关于弹流膜厚电容测量法的一般原理,很多文献[1～7]中已有详尽的叙述。本文只介绍下列几个问题。     

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     

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。     

基于电容法的脂润滑球轴承弹流膜厚影响因素研究*

采用电容法对脂润滑球轴承的弹流膜厚影响机制进行了研究，分别在不同轴承转速、轴向载荷、润滑脂类型以及滚珠数量条件下对弹流膜厚值进行测量。结果表明：轴承转速的提升会导致温度的变化，虽然不同润滑脂具有不同的剪切稳定性，但所有润滑脂的标准化膜厚值变小，即导致更恶劣的乏油程度；载荷的变化仅对剪切稳定性低的润滑脂的弹流膜厚值有影响；而轴承滚珠数量减半后，在每个滚珠所受载荷不变的情况下，润滑脂所受剪切作用减少，导致轴承的乏油程度更加严重。研究表明，脂润滑球轴承的弹流膜厚值受到多因素的影响，需要对不同情况进行单独分析。     

圆弧齿线圆柱齿轮等温弹流润滑模型建立及分析

圆弧齿线圆柱齿轮具有承载能力高、接触强度大、传动平稳等优点,但也存在齿面磨损、点蚀、胶合等失效形式,这主要是由于润滑不良造成的,因此保证其良好的润滑性能十分关键。分析圆弧齿线圆柱齿轮的啮合接触过程,简化其接触模型,并基于弹流润滑理论建立了圆弧齿线圆柱齿轮等温弹流润滑的物理模型及数学模型。通过直接迭代法和Fortran语言编程进行数值求解,得到其油膜特性曲线,并分析比较了卷吸速度、载荷以及润滑油黏度对油膜压力和膜厚的影响。结果显示,卷吸速度是影响膜厚最重要的因素,润滑油黏度对油膜压力和膜厚都有着重要的影响,载荷的影响程度则相对较小。此外,用膜厚比判断齿轮润滑状态,在进行圆弧齿线圆柱齿轮设计时,使其尽量接近完全弹流润滑状态。     

圆柱滚子轴承的极限偏斜角判定方法研究

提出一种判定全膜弹流润滑下圆柱滚子轴承滚子极限偏斜角的方法。以NU206E圆柱滚子轴承为研究对象，建立偏斜状态下的有限长线接触弹流润滑模型，通过拟合偏斜角与最小油膜厚度的关系曲线，结合膜厚比公式，探究全膜弹流润滑下的滚子极限偏斜角。结果表明：当滚子偏斜后，滚子与滚道间的油膜压力和油膜厚度分布不再关于Y=0截面对称，而是一端油膜压力增大、油膜厚度减小，另一端相反，并且压力的变化更为明显，引起了接触压力集中的现象；随滚子偏斜角的增大，最小油膜厚度减小，压力集中于一端的现象越加明显；当滚子偏斜角大于极限偏斜角时，轴承不再处于全膜弹流润滑状态，润滑效果变差。研究成果可为偏斜状态下轴承润滑状态的判断提供参考。     

凸轮机构混合弹流润滑特性分析

针对凸轮机构在混合弹流润滑状态下容易过早形成胶合和磨损等问题,对处于混合弹流润滑状态下的凸轮机构润滑特性进行研究。基于载荷分担思想,联立凸轮机构参数方程和弹流润滑理论方程,采用数值解法对凸轮机构推程中的摩擦因数、膜厚和油膜承载占比进行求解,得到6种运动规律凸轮机构的摩擦因数、膜厚和油膜承载占比随凸轮转动的变化曲线,并探究基圆半径、当量弹性模量和转速对凸轮机构混合润滑特性的影响。研究结果表明:增大基圆半径和转速有利于降低推程中的摩擦因数,且使膜厚和油膜承载占比增大,从而有利于改善润滑状况;增大当量弹性模量对推程膜厚影响不大,但会增大摩擦因数,使油膜承载占比减小,从而不利于润滑状况的改善。     

弧面分度凸轮机构分度期润滑状态及油膜研究

以弧面分度凸轮机构为研究对象,研究弧面分度凸轮机构在分度期啮合过程中的润滑状态及产生的弹流润滑油膜厚度。利用空间包络面共轭原理和旋转变量法建立机构的数学模型,根据Hamrock-Dowson最小油膜计算公式,分析得出机构稳态工况下卷吸速度、诱导主曲率以及接触应力是影响润滑油膜形成的关键因素。通过空间共轭原理提出机构接触应力的新算法并进行可行性验证。对不同转速下机构的接触应力、油膜厚度和膜厚比进行仿真。结果表明,机构低速传动过程中,啮入段和啮出段极难形成弹流润滑油膜,为优化机构润滑性能提供了理论依据。     

弹流参量的测量(二)——一、电容测量法(下)

(三)椭圆接触时电容的计算方法用电容法测量弹流膜厚的大量数据,主要来自两盘的线接触。当模拟点接触和椭圆接触时就需要推导出计算标定曲线的方法。     

滚子副润滑状态转变的光干涉试验研究

利用光干涉测量技术,测量了滚子-盘有限长线接触副的润滑油膜形状和厚度,研究了滚子副的润滑状态随载荷、速度转变的规律。结果表明,接触区卷吸速度增加或载荷减小,使得滚子-盘接触副润滑状态逐渐由弹流润滑转变为流体动力润滑,且在两种润滑状态转变过程中存在过渡状态;由载荷变化引起流体动力润滑状态转变为弹流润滑状态过程中,接触区表面发生了弹性变形,使得接触区的油膜厚度增加。速度变化使滚子-盘接触处于流体动力润滑状态时,油膜出口颈缩消失,最小膜厚位置由出口颈缩处移至接触区中心,油膜光干涉图关于滚子轴线对称。     

N次谐波凸轮-挺柱副的润滑特性分析

将线接触弹流润滑理论应用于发动机配气机构，计算了某N次谐波凸轮-挺柱副润滑的稳态最小膜厚、膜厚比等参数，分析了凸轮．挺柱副稳态润滑在设计转速下随凸轮转角的变化特征，比较和讨论了发动机转速变化对润滑性能的影响。结果表明，凸轮桃尖区多为部分弹流润滑状态和边界润滑，工作段其它部分多为部分弹流、完全弹流和动力润滑状态。曲轴转速提高一般情况下对增加稳态最小膜厚有利，但由此导致的载荷波动量增加对最小膜厚的稳定性不利，从而使表面摩擦和磨损的可能性增加。     

弹性流体动力润滑(一)

《弹性流体动力润滑》这门学科是润滑学领域中,近代最显著的成就之一。它的主要特点是既考虑流体动力润滑作用,又考虑被润滑面的弹性变形。它研究的主要对象是名义上的线接触和点接触的润滑(如齿轮传动、滚动轴承和凸轮机构等)。它对于从事机械和润滑的科技人员是很有用的。本文共分:绪论;弹流理论的基本方程;线接触全膜弹流理论;点接触全膜弹流理论;部份膜弹流简介;弹流的测试;弹流理论的应用等七部份。     

倒角参数对滚子弹流润滑性能的影响研究

工程上常对滚子摩擦副的滚子进行端部倒角,倒角参数包括倒角长度与倒角半径。取润滑油为Eyring流体,用多重网格技术研究了此类滚子的弹流润滑性能,研究表明:最小膜厚位置可能出现在修形起始位置和滚子最边缘。当最小膜厚出现在修形起始位置时为正常工作状态;当最小膜厚出现在滚子最边缘时膜厚很薄,即将润滑失效。进而分别讨论了倒角长度和倒角半径对弹流润滑性能的影响,研究表明:应根据工况参数通过弹流计算设计端部倒角参数,以优化滚子的润滑状态和载荷分布,实现全膜润滑。     

铁路滚子轴承弹流润滑计算

本文在全面分析国内外滚动轴承理论研究的基础上，应用经典的弹流润滑理论，采用Ｄｏｗｏｎ计算模式并考虑了热效应，磨粒效应，滚动表面粗糙度效应以及脂润滑等因素，进而在实验的基础上，统计得出了比较可靠的修正系数，建立了铁路滚动轴承弹流润滑计算软件程序系统。该程序可用于计算ＥＨＬ膜厚以及润滑状态的分析判断，为我国铁路滚动轴承的设计提供了新的设计计算方法。     

变位系数对直齿轮弹流润滑的影响

运用齿轮弹流润滑稳态等温线接触数学模型,对渐开线变位直齿轮进行弹流润滑数值分析;计算并分析正传动和负传动2种工况下变位齿轮的弹流润滑状态,并与标准齿轮传动计算结果进行比较;讨论正传动工况下,变位系数对齿轮弹流润滑的影响。结果表明,稳态等温条件下,齿轮的变位对油膜压力影响不大,而正传动工况下,随变位系数的增大膜厚增大,在负传动工况下,随变位系数的增大膜厚变薄。     

关于线接触弹流润滑状态图的应用研究

本文从理论上指出Hooke润滑状态图在实践应用上存在两大问题：一是它采用了异于Dowson方程的Greenwood公式、二者之间的系数与指数差异悬残;二是它漏划了Grubin方程,故Hooke状态图不适合于工程计算中应用。为解决此矛盾、本文提出了一张适合工程应用的新颖的润滑状态图,它包含了当今著名的五种线弹流润滑理论,通过理论分析导出了它们之间的边界曲线方程、划分了五个区域（如图5-2）,提出了如何消除相邻润滑理论在交界区的膜厚计算误差问题。最后举例说明润滑理论的选择和最小膜厚的计算方法。为合理选择线弹流润滑理论和计算最小膜厚提供了理论依据与具体步骤。近30年来国际上对光滑面的线弹流理论,尤其在等温、稳定载荷和充分润滑的条件下的膜厚计算理论已比较成熟;但是付诸实践应用、尚存在一些问题。例如当前国际上的几种润滑状态图和公认的润滑理论（尤其是Dowson理论）的系数或指数存在矛盾。本文意图旨在解决这一矛盾。     

涂层材料热特性参数对点接触弹流润滑的影响

为探究涂层材料热特性参数对点接触弹流润滑的影响,选择3种不同方法制备的类金刚石（DLC）涂层和氧化锆陶瓷涂层,构建考虑涂层热特性的点接触弹流润滑模型,分析涂层材料、涂层厚度和润滑剂的流变性对接触区润滑性能的影响。结果表明：在弹流润滑状态下具有不同热特性的4种表面涂层导致了膜厚的差异,固体表面温度及润滑区温度场会随涂层热惯性变化;热惯性最小的DLC涂层加在快速运动表面能获得更高的膜厚;随着涂层厚度的增加,会引起固体表面的温度升高,使摩擦因数降低;非牛顿流体对压力、膜厚的影响很小,但与牛顿流体相比,能获得相对较低的温度。在弹流润滑状态下,涂层覆在快表面对于减小摩擦、提高膜厚是有益的。     

有限长线接触斜齿轮副瞬态弹流润滑研究

采用统一Reynolds方程建立斜齿轮有限长线接触瞬态弹流润滑模型,研究瞬态效应与表面粗糙度对润滑特性的影响。结果表明:考虑瞬态效应的斜齿轮副润滑参数在单齿啮合区域剧烈变化,其接触区域膜厚较低且摩擦因数较大,容易处于混合润滑状态;在单齿啮合区域,瞬态解有效承载区变窄且二次压力峰明显增大。当前算例表明全膜弹流润滑状态下,粗糙度对斜齿轮副的瞬态弹流润滑特性影响较少,仅在双齿啮合区域考虑粗糙度的平均膜厚较大,且对应接触压力与膜厚围绕光滑解波动。