往复冲击对脂润滑成膜性能影响的试验研究

冲击现象广泛存在于工业链、滚动轴承等机械零部件中,严重的情况下会引起冲击磨损。为探究冲击载荷对脂润滑条件下成膜性能的影响,在点接触光干涉弹流试验台上对锂基脂润滑条件下的膜厚演化进行冲击试验研究。试验时钢球和玻璃盘的初始间隙设置为0,冲击载荷按三角波往复变化。结果发现：在第一个冲击周期内,接触区存在大块的增稠剂纤维团,该纤维团造成接触区内的脂膜凹陷;随着冲击周期的增加,接触区内的大块增稠剂纤维团消失,脂膜厚度逐渐降低,润滑状态进入到薄膜润滑状态,最后发生了表面损伤;在任何一个冲击周期内,中心膜厚和最小膜厚大部分的时间都呈现固定值;中心膜厚随着冲击周期数的增加而减小,最小膜厚在最初的100个周期内变化很小,此后逐渐降低,最后为0。     

间歇运动条件下等温弹性流体动力润滑分析

以钢球与玻璃盘之间的纯滚动接触为例,研究间歇运动条件下的等温弹性流体动力润滑,采用多重网格法对钢球与玻璃盘之间的等温弹性流体动力润滑进行数值分析。研究发现,在卷吸速度变化的过程中,中心膜厚和最小膜厚随着卷吸速度的减小而降低,在卷吸速度降为0后,呈现纯挤压的凹陷油膜形状;重新加速以后,在速度为0时间段形成的油膜凹陷将随着运动逐渐移出接触区。与此对应的,中心膜厚值下降,最小膜厚也达到最低值。随后的运动过程中油膜厚度增加,第二压力峰先减小后增加。     

具有中央凸起的点接触弹流润滑特性研究

建立具有中央凸起的点接触弹流润滑控制方程,并采用多重网格法及多重网格积分法进行数值求解;比较有凸起表面和光滑表面下的压力及膜厚曲线,讨论载荷及卷吸速度对压力分布及油膜形状的影响。结果表明：具有中央凸起时在接触中心附近,压力经历了急剧升高、骤然下降、再升高的一个波动过程;最小膜厚出现在接触中心,且接触中心前面产生了一个凹陷;增大卷吸速度或减小载荷都使得膜厚曲线整体升高,最小膜厚随着卷吸速度的增大而增大,载荷几乎不影响最小膜厚;载荷增大使得最大压力增大,但中心局部压力波动范围变化很小;增大卷吸速度使得最大压力和中心局部压力波动范围都减小。     

线接触零卷吸弹流条件下的急停分析

对滚珠丝杠、滚珠蜗杆、无保持架滚柱轴承中常见的零卷吸状态下的急停问题进行热弹性流体动力润滑模拟;采用不同的初始零卷吸表面速度和急停时间,探讨线接触零卷吸条件下发生急停时油膜压力、膜厚和温升的变化。结果表明：相同急停时间下,中心压力和中心膜厚在急停过程中逐渐增大,随初始零卷吸表面速度的增加而轻微减小;初始零卷吸表面速度相同时,中心压力和中心膜厚均随急停时间的增加而逐渐增加;油膜的温度峰在急停前期缓慢下降,而在急停后期急剧下降。零卷吸工况下的急停会造成运动过程中接触区中心压力的急剧增加,会导致两接触固体间的应力远超过材料的屈服极限,使两接触表面会发生塑性变形,造成表面损伤。     

定量供油条件下面接触油膜润滑特性的数值分析

建立定量供油条件下的面接触流体润滑理论模型,数值分析面接触副的膜厚-速度特性以及各工况参数对接触区润滑的影响。研究结果表明:供油量一定时,乏油现象会在某个卷吸速度下出现,并随卷吸速度增加逐渐恶化,而出口膜厚则随着卷吸速度的增加先增加后逐渐达到稳定,且其值接近于供油膜厚,与实验的结果具有良好一致性;供油量越小,或润滑油黏度越大,出口膜厚随卷吸速度的改变量越小。     

线接触弹流脂润滑数值分析与实验研究

建立无限长滚子与平面的线接触等温弹流脂润滑模型,采用多重网格法研究纯滚工况下载荷和卷吸速度对润滑油膜特性的影响;采用多功能双色光弹流润滑油膜测量实验台,在相应工况下进行变载荷和变速度实验研究。数值模拟结果表明,较大的载荷可以获得更大的压力和更小的膜厚,较大的速度则主要提升了二次压力峰并增大了膜厚。实验结果表明:随着载荷的增大,整体膜厚、最小膜厚和中心膜厚均先增大后减小,但载荷较小时出现了最小膜厚和中心膜厚实验值和理论模拟值不一致的变化趋势,这可能是数值模拟分析时稳态假设与实际润滑脂流变特性、时变特性及润滑机制不符造成的;随着速度的增大整体膜厚、最小膜厚和中心膜厚都线性增大,且实验值与理论模拟值有较高的一致性。     

线接触脂润滑弹流润滑分析

工程中大多数滚动轴承采用脂润滑,但是润滑脂具有非牛顿体特性和润滑过程的时效性,较难准确地建模分析其润滑特性。通过总结脂润滑弹流的理论分析与实验研究进展,基于Ostwald本构模型建模,用Gauss-Seidel迭代法和Jacobi双极子迭代法分析脂润滑条件下的润滑膜厚度分布和压力分布;探讨不同流变指数、不同载荷和不同卷吸速度对脂润滑弹流特性的影响。结果表明:载荷和卷吸速度对润滑脂膜厚和压力的影响与油润滑相似;稳定后的脂润滑膜厚接近相应工况基础油润滑膜厚的1/2;润滑脂的非牛顿特性越显著,则膜厚越小,压力分布越接近Hertz接触应力分布。     

等温点接触弹流的润滑特性研究

针对改善点接触高副接触零件润滑状况的现实问题,对赫兹接触区内的润滑油膜进行了研究。耦合了接触力学和流体动力润滑方程,采用多重网格法,使用Fortran语言编程求解,对等温点接触弹流润滑方程组进行了数值计算,从而得到了不同椭圆率Ke、载荷w、卷吸速度u和粘度η_0等参数影响下的膜厚和压力变化曲线;通过研究膜厚和压力变化过程中最小膜厚和二次压力峰的位置,以及膜厚和压力的变化程度,得到了影响赫兹接触区内油膜变化规律的因素,并进行了分析和阐述。研究结果表明:接触椭圆随着椭圆率、载荷、卷吸速度和粘度等参数的改变而发生变化,接触椭圆的改变不同程度上影响着润滑油的膜厚和压力;在一定范围内增大椭圆率、卷吸速度和粘度及减小载荷,有利于改善润滑性能。     

固体颗粒对摆动直齿轮弹流润滑的影响研究

建立了考虑固体颗粒的摆动直齿轮的弹流模型,考虑了时变效应,研究了以正弦规律摆动的工况下固体颗粒对摆动直齿轮的弹流润滑影响,分析了单个固体颗粒、固体颗粒分布密度和颗粒速度对压力和膜厚的影响。结果表明,摆动工况下的压力和膜厚类似双驼峰形状分布,考虑固体颗粒后的中心压力和最大压力变化较小,中心膜厚和最小膜厚则明显减小;颗粒分布密度越大,中心压力和最大压力均明显增大,中心膜厚和最小膜厚则明显减小;颗粒速度对最小膜厚影响较大,颗粒速度越大,最小膜厚显著减小。     

表面粗糙对乏油条件下非牛顿点接触热薄膜润滑的影响

假设运动表面为光滑表面,静止表面上有一个垂直于卷吸速度方向的横向划痕,采用Ree-Eying本构关系求解表面单一粗糙对纯滑动点接触热薄膜润滑的影响,分析处于接触区中心的表面划痕在不同的乏油程度下对油膜压力、膜厚及温度的影响。结果表明:在乏油条件下,处于静止表面上接触中心的横向划痕前后的压力和温度都有尖锐的升高,且这种升高幅度随乏油程度的严重而增加;在乏油条件下,表面粗糙的存在更不利于润滑,易于造成润滑失效。     

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。     

非牛顿流体微观热弹流润滑理论

求得了非牛顿流体线接触微观热弹流润滑的准稳态数值解。结果显示,横向微凸体能够造成强烈的局部动压,且微凸体越高或越窄,动压效应便越强。     

偏心凸轮副时变乏油润滑数值分析

为研究乏油条件下偏心凸轮副的润滑状态,基于凸轮-挺杆机构建立时变乏油润滑模型,探究一个周期内6个典型瞬时(60°、120°、180°、240°、300°、360°)的压力和油膜厚度变化规律,并分析不同凸轮旋转角度下转速、初始载荷和润滑油黏度等参数对接触区润滑状态的影响。结果表明：当凸轮转至180°时,膜厚最小,压力最大,乏油状况最严重;限量供油下最小膜厚出现在凸轮转角为180°时,但是凸轮转角为0°时乏油速度最快,乏油程度更深;增大凸轮旋转速度时乏油速度更快,乏油程度更深;相同供油条件下,润滑油黏度越高使得接触区乏油情况越严重,乏油速度更快,乏油程度更深;载荷对接触区的润滑状态的影响较小,只在凸轮转角为0°接触区卷吸速度最大时,能够体现出载荷对接触区润滑状态的影响。     

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。     

板带轧机润滑技术分析

分析轧机的润滑方式，介绍各种润滑方式的特点，说明怎样合理地为板带轧机配套相应的润滑系统。     

[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。     

Full film lubrication of deep drawing

An analytical model for full film lubrication of deep drawing is developed, combining the elastic–plastic membrane finite element code of deep drawing together with full film lubrication theory. In full film lubrication, the surfaces are not in contact, and the gap in between includes two types of lubrication: the thick film lubrication regime and the thin film lubrication regime. The film thickness and the strain distribution of full film lubrication are predicted here. The theoretical results show excellent agreement with the experiment data.     

纳米级混合润滑研究

混合润滑是机械中广泛存在的润滑状态。从试验方面研究了由接触、边界润滑和薄膜润滑组成的点接触区混合润滑状态的特性,提出使用动态接触率来描述混合润滑状态,并研究了各种参数对动态接触率的影响。结果表明,在混合润滑状态下,动态接触率与接触中心平均膜厚成指数函数关系。速度和粘度的增大会减小动态接触率,载荷的增加则会增大接触率,极性添加剂分子的使用会减小实际粗糙峰之间的接触,从而降低动态接触率。另外,低速下,综合粗糙度小的摩擦副表面的接触率要大于粗糙度大的表面的接触率;随着卷吸速度的提高,粗糙度小的表面的动态接触率小于粗糙度大的表面的动态接触率。     

点接触乏油混合润滑的数值模拟研究

基于改进的统一Reynolds方程,对点接触乏油混合润滑进行数值模拟,研究供油量、载荷、卷吸速度等对混合润滑性能的影响。分析时将润滑区域分为两部分,在压力区润滑油完全充满间隙,在空穴区润滑油部分充满间隙,这两区域的润滑特性都采用离散化的Reynolds方程求解;采用快速傅立叶变换算法求解弹性变形,采用GaussSeidal低松弛迭代逐行扫描法求解压力。结果表明:随着初始供油量的变化,润滑油油膜压力、油膜厚度以及部分油膜比例都会受到影响;速度对点接触乏油混合润滑的影响主要表现在油膜厚度分布上,而载荷的影响主要表现在压力分布上;随着载荷的升高,油膜压力将增大,而油膜厚度有轻微的减小,随着速度的升高润滑油油膜厚度减小。     

游梁式抽油机集中润滑技术的应用评价分析

针对游梁式抽油机中轴、尾轴和曲柄销等四处承受交变重载低速轴承的问题及传统润滑保养方法存在旧脂残留、停机作业、高空安全隐患等缺陷,延长油田在一些采油厂200多口油井开展了集中润滑先导性试验,应用工程经济理论,从技术和经济角度系统介绍并分析了单线路、半自动和智能化等三种集中润滑技术在材料、结构、技术性能、经济性等方面的优缺点和适用性,并提出综合应用传统润滑和集中润滑技术的润滑方案。