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.     

非对称梯度功能材料聚合物齿轮的瞬态弹流润滑分析

梯度功能材料是一种应用广泛的新型复合材料,其制成的齿轮有着独特的性能。为研究梯度功能材料对齿轮的润滑性能的影响,用多重网格法对非对称聚合物齿轮进行瞬态弹流润滑分析,比较均质复合材料齿轮与梯度功能材料齿轮的润滑性能,分析梯度功能材料齿轮分别作为主动轮与从动轮时的齿轮润滑规律,研究梯度功能材料的热性能对齿轮润滑的影响。结果表明:梯度功能材料能够减小齿轮润滑压力,增大润滑膜厚,从而有效改善齿轮润滑;梯度功能材料齿轮作为从动轮时对齿轮润滑较为有利。热弹流润滑分析表明,梯度功能材料齿轮作为从动轮时齿轮啮入的润滑温度较低,其作为主动轮则相对有利于其后的热弹流润滑。     

全膜润滑到边界润滑的过渡研究

摩擦副在工作中经历不同的润滑状态,利用数值模拟的方法研究了从全膜润滑到边界润滑的过渡。数值实验显示,从全膜到边界润滑是个光滑的过渡过程。对于光滑表面,在较低速度下过渡到混合润滑;而对于粗糙表面,全膜到混合润滑的过渡发生在较高速度下。     

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。     

三种固液复合润滑系统的真空边界润滑特性

为研究MoS2/815Z、MoS2/RP4751和MoS2/RIPP4758三种固液复合润滑体系在真空边界润滑工况下的润滑特性,对三种固液复合润滑体系进行了真空往复滑动摩擦试验和真空螺旋轨道摩擦(SOT)试验研究,并对SOT试验后的球盘摩擦副平盘表面进行扫描电镜(SEM)和X射线能量色散谱仪(EDS)分析.试验结果表明...     

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。     

玻璃润滑剂对TA15钛合金与K403镍基高温合金界面接触热阻的影响

为了给钛合金的模锻工艺制定提供理论依据,利用稳态法在自制的接触热阻测量装置上研究了玻璃润滑剂对TA15钛合金与模具用K403镍基高温合金界面接触热阻的影响。结果表明:在TA15和K403合金接触面间加入玻璃润滑剂可显著增大两者间的接触热阻;当界面平均温度不超过636℃,玻璃润滑剂厚度在0.06~0.96 mm范围内时,TA15与K403合金界面接触热阻与玻璃润滑剂厚度大致呈线性关系;TA15与K403合金的界面接触热阻随着温度的升高及压力的增大而减小。     

CuNiCoBe材料抗滑动磨损性能研究

船闸易损件具有高耐磨性是船闸正常工作的一个关键因素。通过对CuN iCoBe材料在水润滑和锂基脂+3%MoS2润滑条件下的试验,论证了HB200和HB270两种热处理的CuN iCoBe材料作为船闸耐磨材料的可能。在销盘实验机上测试了两种热处理材料的耐磨性。试验表明,材料在水润滑条件下耐磨性很差,但仍好于其它同等实验条件下很多材料的耐磨性,HB200和HB270材料的平均磨损率分别为7.3×10-6g/m和3.9×10-6g/m;在锂基脂+3%MoS2润滑条件下耐磨性很好,HB200和HB270材料的平均磨损率分别为1.46×10-7g/m和2.05×10-7g/m。通过SEM分析磨损表面发现在水润滑条件下的磨损机理是塑性变形,而在锂基脂+3%MoS2润滑条件下,材料的磨损机理是轻微犁沟作用。     

油雾润滑在炼油装置中的应用

阐述了油雾润滑的原理、油雾润滑系统的基本组成和特点。介绍了油雾润滑系统在MTBE装置的应用情况,包括油雾润滑系统在MTBE装置的应用效果,油雾润滑系统的使用和维护,以及MTBE装置油雾润滑系统有待改进的几个方面。采用油雾润滑系统,提高了MTBE装置机泵的机械效率,延长了其使用寿命。     

粘结固体润滑涂层在油润滑条件下的摩擦学性能

为了探讨粘结MoS2基固体润滑涂层在油润滑条件下的抗磨减摩性能,采用MHK-500型摩擦磨损试验机对粘结MoS2基固体润滑涂层在4种常用油(液体石蜡、RP-3煤油、4050滑油和CD-40柴油)润滑下的摩擦磨损性能进行了研究,考察了速度和载荷对润滑涂层在4种不同的常用油润滑下的摩擦磨损性能。结果表明,在低载荷(320N)试验条件下,4种常用油润滑下涂层的耐磨性比干摩擦下得到显著的提高,摩擦因数从0.12降低到0.08左右;但在高载荷(1100N)下,油润滑对涂层的摩擦磨损性能没有明显的改善。只有在合适的载荷下,固/油复合润滑技术可明显改善摩擦副的润滑性能。     

基于计算流体力学方法求解流体润滑问题的研究

在分析雷诺方程求解流体润滑问题上的不足与局限性的基础上,给出了基于N-S方程的计算流体力学(CFD)求解流体润滑问题的方法。对CFD方法求解流体润滑问题的可行性进行了研究,给出了CFD方法求解流体润滑问题的一般流程、求解过程、数值计算实例,最后指出了CFD方法求解流体润滑问题时可能的发展趋势。     

内燃机流体润滑技术的发展及其在我国的应用

讨论了内燃机摩擦学研究中流体润滑技术在润滑模型、计算方法、润滑剂、润滑表面和润滑工况的监测等方面近年来取得的成果和研究进展；通过与主要发达国家内燃机流体润滑技术研究和应用的对比分析，阐述了目前国内内燃机流体润滑研究、应用和人才培养中存在的差距和遇到的问题。指出先进润滑系统模型及求解方法、性能良好的润滑剂、润滑表面和润滑工况的监测的研究仍是今后内燃机润滑技术研究的重点。在此基础上，结合世界相关内燃机工业的发展趋势，预测了新世纪内燃机流体润滑技术的两个新的发展方向。     

两亲性纳米微球的制备及水润滑性能

水溶性纳米微球作为润滑添加剂成为润滑领域的重要发展方向。通过简单的无皂乳液聚合制备聚(苯乙烯-甲基丙烯酸3-磺酸丙酯钾盐)[P(St-co-SPMA)]两亲性纳米微球，通过改变聚合单体、微球浓度以及载荷，利用摩擦磨损试验机考察聚苯乙烯(PSt)和P(St-co-SPMA)2种纳米微球作为水润滑添加剂的摩擦学性能。结果表明：具有复合结构的两亲性纳米微球作为水润滑添加剂起到了非常优异的减摩抗磨性能，这是由于亲水单体的加入在微球表面形成水化层，避免了摩擦副之间的直接接触且保护了摩擦表面，有效改善了界面摩擦性能；2种纳米微球在高载荷下有着更为优异的减摩与抗磨性能，证明了纳米微球优异的承载能力。该研究为设计高效水润滑添加剂提供了新的思路，在生物润滑领域有着广阔的应用前景。     

Lubrication modes and the IRG transition diagram

The relationship between a Lubrication Mode Diagram (LMD) for concentrated contacts (LCC's) and the ‘IRG transition’ diagram has been studied. In addition, scuffing results, obtained by the IRG (International Research Group) have been analysed, as well as the results of scuffing tests performed by different workers using a two-disc apparatus. It has been found that in Region I of the IRG transition diagram, three sub-regions can be distinguished, representing elastohydrodynamic lubrication, mixed lubrication, and boundary lubrication, respectively. Thus, the IRG transition diagram is not comparable to a ‘lubrication mode diagram’. Furthermore, it has been found that failure of LCC's by scuffing most frequently occurs under conditions of mixed lubrication. Therefore, scuffing criteria based upon the assumption that the load at failure is carried entirely by the micro-contacts are doubtful, and probably wrong.     

[学科发展]润滑研究进展

过去20余年,薄膜润滑、纳米润滑、极端工况摩擦与润滑、生物润滑、绿色润滑、微量润滑等取得了重要进展。最近10余年,超滑、仿生润滑、智能润滑与监测,以及摩擦学测试技术和模拟仿真技术等研究飞速发展。微观研究已经成为润滑研究的主要手段,面向风力发电机、高铁、深空探测、深海探测、大飞机、超高速飞行器、新能源汽车等领域的润滑与密封和绿色近零排放润滑研究已经成为工业界关注的焦点。超滑作为润滑领域的新型颠覆性技术,逐步显示出其在工业生产和人类日常生活中的应用优势与勃勃发展生机。生物润滑包括人类器官中的摩擦与润滑和仿生学研究,在人类健康生活方面展示出重要作用。极端环境（高温、超低温、真空、高压等）摩擦与润滑,在卫星、火箭、舰艇、核电站及其他国防设施上用途广泛。而智能润滑等新兴领域发展,也将智能化应用到润滑领域,为设备的智能运行和制造提供了新的思路。在此,对润滑领域几个重要发展方向,如超滑、薄膜润滑、纳米润滑、极端工况摩擦与润滑、智能润滑、生物仿生学、绿色摩擦与润滑,以及摩擦学测试方法等方面进行回顾,介绍了国内外同行最新研究进展,并对未来进行了展望。     

边界润滑膜化学结构研究

本文采用高分辩率扫描俄歇微探针（SAM）和X-射线光电子能谱（XPS）研究边界润滑状态下表面膜的化学结构。提出边界润滑膜是由吸附反应膜、稳定反应膜和扩散反应膜组成的结构模式,阐述了在不同润滑状态下极压添加剂的作用,并对边界润滑膜的形成作了初步分析。     

Friction and Wear Behaviors of Several Polymers Sliding Against GCr15 and 316 Steel Under the Lubrication of Sea Water

Ocean tribology, a new research field of tribology, is currently being established and developed. The tribological behaviors of polyether ether ketone (PEEK), poly(phenyl p-hydroxybenzoate) (PHBA), polyimide (PI), and perfluoroethylene propylene copolymer (FEP) sliding against GCr15 and 316 steel rings under the lubrication of sea water were studied and compared with that under the lubrication of pure water. The results show that the friction and wear behaviors of a polymer under the lubrication of aqueous medium are not only related to the properties of polymer itself, but also to the corrosive effect and lubricating effect of the medium. When a polymer slid against GCr15 steel under sea water lubrication, the friction coefficient and wear rate of polymer were much larger than that under pure water lubrication because of indirect corrosive wear. However, when sliding against corrosion-resistant 316 steel, polymers PEEK, FEP, and PI exhibited lower coefficients of friction and wear rates under sea water lubrication, this was attributed to better lubricating effect of sea water as a result of the deposition of CaCO₃ and Mg(OH)₂ on the counterface. On the contrary, the friction coefficient and wear rate of PHBA sliding against 316 steel under sea water lubrication were larger than that under pure water lubrication, which may be related to the properties of PHBA itself.     

钢蜗轮摩擦副边界润滑状态判断及润滑油添加剂选择

使用Johnson和Hooke编制的润滑状态区域图,对实验所用的中心距为120mm钢蜗轮减速器摩擦副的润滑状态进行了计算与判断,根据润滑类型,合理选择了润滑油添加剂。     

不同润滑液下的Al2O3增强Y-TZP陶瓷/316L不锈钢生物摩擦学特性

采用销-盘式摩擦磨损试验机研究了氧化铝增强氧化锆(ADZ)陶瓷材料/316L不锈钢摩擦副在去离子水和小牛血清2种不同介质润滑下的生物摩擦磨损行为,并利用SEM观察了磨损表面形貌。结果表明:与去离子水相比,在小牛血清润滑条件下ADZ陶瓷的摩擦因数和磨损率降低。在去离子水润滑条件下ADZ陶瓷材料的磨损为轻微磨损,相应的磨损机制为塑性变形和微犁削;而在小牛血清润滑条件下,ADZ陶瓷材料的磨损为微量磨损,磨损过程类似抛光作用。     

Comparative investigation on the tribological behaviors of CF/PEEK composites under sea water lubrication

Carbon fiber (CF) reinforced polyetheretherketone (PEEK) composites were prepared and their tribological behaviors under sea water lubrication were comparatively investigated. The results showed that the incorporation of CF can greatly improve the wear resistance of PEEK under sea water lubrication, especially when the volume fraction of CF was about 10%, because exposed CF can effectively share the main load between the contact surfaces and consequently protect the matrix from severe wear. In addition, CF/PEEK had better friction and wear properties under sea water lubrication than under dry friction and pure water lubrication due to better lubricating effect of sea water.