黏塑性弹流润滑膜承载能力研究

考虑润滑剂黏塑性,研究不同表面速度和不同润滑剂温度时,纯滚动条件下弹流润滑膜的承载能力.在最高表面速度10m/s下,最大载荷产生的最大Hertz压力为4.5GPa.结果表明,在高速或高黏度润滑剂的条件下,润滑剂的黏塑性导致润滑膜的实际承载能力要比经典弹流润滑理论估计值低得多.此时,润滑行为偏离经典的弹流润滑理论,且偏离的程度随速度或润滑剂黏度的降低而减小.     

固体润滑剂对半金属摩擦材料性能的影响

半金属磨擦材料与金属对偶的磨擦起源于接触区附近的表面形变和粘着。各种固体润滑剂材料可在磨擦表面上生成牢固的、分子定向的转移膜，使磨擦表面的磨擦变为固体润滑剂之间的磨擦，从而降低其磨擦与磨损。研究表明，不同的固体润滑剂润滑效率不同，改性效果对温度的依赖主要与固体润滑剂本身的温度特性有关；当少量填充固体润滑剂时，对磨耗即有明显改善，而磨擦系数下降不大，但用量过多会使磨擦材料的磨擦系数下降过低，同时磨耗性能的改善也会下降；几种固体润滑剂复合使用会提高固体润滑剂改性效率。     

表面粗糙度对低速水润滑滑动轴承混合润滑性能的影响

针对船用滑动轴承在低速水润滑工况下液膜承载能力不足导致的局部固体接触碰磨问题,研究了表面粗糙度对水润滑滑动轴承混合润滑性能的影响。假设轴颈和轴承表面粗糙峰服从高斯分布,以粗糙峰高度综合标准差表征表面粗糙度,联立平均雷诺流体润滑方程和GreenwoodTripp(GT)固体表面接触方程,对比分析了全膜润滑和混合润滑下的液膜厚度和压力分布,针对几种典型转速研究了表面粗糙度对轴承的液膜承载力及其最大压力、粗糙峰接触承载力及其最大压力、偏心率和最小名义膜厚的影响。数值计算结果表明:在低速水润滑工况下,混合润滑模型的最大液膜压力比全膜润滑模型降低一个数量级以上,粗糙峰接触压力的产生使得最小名义膜厚增加;随着表面粗糙度的增加,液膜承载力、偏心率、最大液膜压力和最大粗糙峰接触压力呈减小趋势,粗糙峰接触承载力和最小名义膜厚呈增加趋势;在混合润滑下转速对最小名义膜厚和偏心率的变化曲线没有影响。该研究可对低速水润滑滑动轴承优化及可靠性设计提供一定的参考。     

极压润滑剂基础油分子结构对边界润滑的影响

通过四球机试验和双圆盘胶合试验机试验,考察了极压润滑剂的基础油分子结构对边界润滑的影响。试验结果表明,石蜡基极压润滑剂比环烷基极压润滑剂的承载能力高;基础油的分子与极压添加剂有协同效应,不同分子结构的油性膜和极压反应膜相互影响,形成不同的边界膜;以极压反应膜为主,油性膜为辅的润滑则化学磨损严重且表面易涂抹;以油性膜为主,极压反应膜为辅的润滑则边界膜强度高且摩擦表面基本保持原始形貌;完全是油性膜润滑则边界膜强度低;极压添加剂的含量增加则边界润滑的承载能力显著提高,但它对部分弹性流体动力润滑的承载能力提高得不显著。     

石墨烯的宏观润滑特性研究进展

石墨烯作为固体润滑剂及润滑添加剂的研制及表征是目前机械工程领域的研究热点。本文分析了石墨烯在不同工况下的摩擦学性能,论述及总结了其对应工况的润滑特性。当表面修饰的石墨烯作为润滑添加剂加入水中时,其较好的分散性可提高基底材料的润滑性能;在水基环境中应用时,石墨烯的润滑特性为非共价键相互作用或层间静电斥力形成的边界润滑;当添加适量的石墨烯时,不仅可以形成油膜层,而且还能够大幅度提高润滑性能,其润滑机制为薄膜润滑特性。当石墨烯作为固体润滑剂时,其润滑性能大多由其二维结构的完整程度决定;通过调控测试工况可以保持石墨烯的层状结构,其润滑机制为层间滑移诱导使得接触面上生成转移膜。最后,展望了石墨烯基固体润滑剂及润滑添加剂的发展方向,以期为石墨烯的润滑特性研究提供参考。     

超薄润滑膜界面滑移现象的分子动力学研究

为研究超薄润滑膜的流变和滑移特性 ,采用了分子动力学模拟方法。模拟系统由 2个固体壁面和介于壁面间的润滑剂分子构成 ,分子模型为正癸烷。结果表明 :薄膜中粒子密度沿膜厚方向呈周期性变化 ,存在某种有序结构 ;薄膜中润滑剂分子的平均速度仍大体呈线性分布 ,但在固液界面和液体层间可以观察到滑移现象 ;壁面滑移率随着剪切率的增加而上升 ,并在高剪切率区迅速增大 ;分子级薄膜中一个重要现象是滑移可能在较低的剪切率下发生 ;薄膜中润滑剂经历着向固态转化的相变过程 ,低剪切率下的滑移率可作为衡量薄膜固化程度的定量判据     

润滑剂黏塑性引起的弹流润滑偏离经典理论—I．膜厚公式

考虑润滑剂剪切强度,计算等温纯滚动弹流膜厚,回归出的中心膜厚公式表示不同工况下弹流润滑偏离经典理论的程序,这种偏离实际代表在严重发热的弹流润滑中,入口区润滑剂切强度或润滑剂／接触表面处最大可承受剪应力下降时,弹流润滑失效润滑膜的厚度。     

润滑剂黏塑性引起的弹流润滑偏离经典理论--Ⅰ.膜厚公式

考虑润滑剂剪切强度,计算等温纯滚动弹流膜厚.回归出的中心膜厚公式表示不同工况下弹流润滑偏离经典理论的程度.这种偏离实际代表在严重发热的弹流润滑中,入口区润滑剂剪切强度或润滑剂/接触表面界面处最大可承受剪应力下降时,弹流润滑失效前润滑膜的厚度.     

摩擦副表面物化特性对纳米级膜厚的影响

为研究固体表面物理化学特性对 nm级润滑膜厚度的影响 ,以铝、铬、钛和二氧化钛作为基体表面材料 ,采用NGY- 2型 nm级膜厚测量仪 ,对 136 0 4标准粘度液、添加有10 %十六酸乙酯的 136 0 4溶液和液体石蜡的膜厚进行了测量 ,并利用 Fourier红外分析仪对润滑剂在实验前后的成分变化进行了检测。红外光谱数据表明 ,不同基体下 ,润滑剂在实验前后的化学成分没有发生变化。膜厚测量结果发现 ,基体的表面物理化学性质对润滑膜厚度有较大影响 ,对基体Al,Cr,Ti,Ti O2 ,弹流润滑向薄膜润滑的转变的临界膜厚按基体表面能增大的顺序依次增大。该研究为处于薄膜润滑状态的润滑系统摩擦副的设计提供了理论基础     

粉末润滑条件下铝合金拉延过程爬行现象研究

文章以石墨粉末作为固体润滑剂,对汽车用铝合金进行了一系列塑性拉延摩擦试验。试验中通过改变接触压力、粉末层厚度、滑动速度等参数,并结合试验后对边界层表面的微观形态分析,进行了不同工况下爬行现象对塑性成形过程粉末润滑影响机理的研究。结果表明:润滑膜表面的纵向划痕主要由爬行现象造成,不同工况对爬行现象的影响程度和效果不同,对润滑膜的影响主要体现在强度和频率2个方面;爬行现象随着载荷的增加出现的频率增大,且对润滑膜的破坏加剧,在低速状态下更容易发生爬行现象;适当增加粉末层厚度可以有效提高塑性成形摩擦界面的润滑质量,削弱爬行现象的影响。     

表面粗糙对线接触低弹性模量弹流润滑性能的影响

实际润滑表面上的粗糙会导致润滑压力和膜厚发生明显变化。由于软材料弹流润滑膜厚远小于相似情况下硬材料的膜厚，所以在软弹流润滑中考虑粗糙度的影响更为重要。利用多重网格的数值法得到了大量软弹流数值解，用它分析了表征谐调粗糙的峰高、波长和相位等参数对润滑特性的影响。由于膜厚是润滑性能的重要参数，这里着重讨论了粗糙度对各特征膜厚的影响。对计算结果的分析表明：粗糙度对膜厚的影响可以分为两个区间，小波数区和大波数区。在小波数区，粗糙的峰高、波长和相位的变化对润滑各特征膜厚的影响十分明显。随粗糙度的波数增大，粗糙的影响趋于稳定。最后给出了模拟接触区膜厚的近似公式。     

硫、磷系添加剂在菜子油中的响应性

以菜子油为基础油,在四球摩擦磨损实验机上分别考察了硫系添加剂T321与T307以及磷系添加剂P120对菜子油的耐磨性和极压性能的影响·结果表明,在菜子油中分别加入T321、P120和T307能够降低磨损、提高润滑油膜的承载能力和极压载荷·对钢球表面的能谱分析结果表明,在摩擦磨损过程中,含上述添加剂的菜子油在摩擦过程中发生了摩擦化学变化,生成了由菜子油三甘油酯和添加剂化学产物组成的边界润滑膜,从而改善抗磨性能并提高承载能力·     

变形区润滑油膜对冷轧板带材表面质量的影响

冷轧后板带材表面质量主要取决于辊面粗糙度和变形区润滑油膜。本文研究了轧辊与轧件原始粗糙度以及压下率等因素对轧后板面光洁度的作用.为获得光洁度高的板带材表面,应选择光洁度高的辊面与采用最佳压下率轧制。     

Developments and unsolved problems in nano-lubrication

The main achievements in the area of nano liquid film, e.g. the distinction between different lubrication regimes, properties of thin film lubrication, the transition between liquid and solid state, ordered and disordered state, the failure of thin lubricant film, the equivalent viscosity and flowing characteristics of micro-fluid, the influence of solid surfaces on nano-lubrication, thin film lubrication of polymer, superlubricity, have been reviewed and some unsolved problems are discussed.     

液固二相流润滑下活塞环/缸套摩擦特性研究

文章基于Reynolds方程及颗粒承载模型,引入颗粒直径及浓度等参数,建立一种分析液固二相润滑下活塞环/缸套摩擦副润滑状态的模型,分析了不同颗粒直径和浓度对承载、油膜厚度及摩擦力的影响。当粒径小于最小油膜厚度时,液固二相流体的粘度、膜厚及摩擦力增加;粒径大于膜厚时,颗粒由于承载使油膜压力减小,经粘压效应,降低了二相流体的粘度、膜厚及摩擦力。     

润滑剂的流变特性和表面粗糙度对动压滑动轴承承载能力的影响

运用光滑表面轴承的近似解析雷诺方程作为粗糙表面轴承的理论分析基础,导出粗糙表面非牛顿流体润滑的雷诺方程,并将它们用来分析阶梯形滑动轴承的设计问题.其计算结果与具有相同名义油膜厚度的光滑表面轴承进行比较表明,润滑剂的流变性能和表面粗糙度对于轴承的承载能力和工作表面的摩擦力有很大影响.     

Analysis on mechanism of thin film lubrication

It is an important concern to explore the properties and principles of lubrication at nano or molecular scale. For a long time, measurement apparatus for film thickness of thin film lubrication （TFL） at nano scale have been devised on the basis of superthin interferometry technique. Many experiments were carried out to study the lubrication principles of TFL by taking advantages of aforementioned techniques, in an attempt to unveil the mechanism of TFL. Comprehensive experiments were conducted to explore the distinctive characteristics of TFL. Results show that TFL is a distinctive lubrication state other than any known lubrication ones, and serves as a bridge between elastohydrodynamic lubrication （EHL） and boundary lubrication （BL）. Two main influence factors of TFL are the solid surface effects and the molecular properties of the lubricant, whose combination effects result in alignment of liquid molecules near the solid surfaces and subsequently lubrication with ordered film emerged. Results of theoretical analysis considering microstructure are consistent with experimental outcomes, thus validating the proposed mechanism.     

Nano-tribological properties and mechanisms of the liquid crystal as an additive

Under conditions of low speed, small viscosity and molecularly smooth tribo-surfaces, the behavior of lubricant film in the nano scale is different from that in elastohydrodynamic lubrication (EHL) and boundary lubrication (BL). Due to the size effect, long-range ordered structure of liquid crystal (LC) has great effects on the tribological properties and film-forming mechanism of thin film in the nano scale. The technique of relative optical interference intensity (ROII) was used to investigate nano-tribological properties when cholesteryl LCs are added to hexadecane. The results indicate that the practical film thickness of hexadecane with liquid crystal is 3–5 times as large as that expected from EHL theory in the low speed region. The film thickness increases with the enhancement in polarity and concentration of LC in hexadecane, and external DC voltage. The effective viscosity of lubricant is related to the film thickness and the voltage and it varies from bulk viscosity to several times or tens of times of bulk viscosity with reducing film thickness, and slowly rises with increasing external DC voltage and then trends to a constant. The higher ordered degree of molecules close to solid surfaces gives rise to a thicker film.     

Al－Mg－Si合金深拉延润滑特性分析

本文从润滑的角度，以Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ合金为对象，研讨了润滑剂、表面微观形貌及其相互作用对拉延性能的影响。实验结果表明：高聚物薄膜的固体润滑可获得比植物油脂或矿物油更好的拉延效果，表面微观形貌对拉延成型和减摩润滑性能具有突出影响．     

端面倾斜对粗糙表面机械密封性能的影响

针对航空泵用机械密封实际操作条件,考虑粗糙表面弹塑性接触,基于质量守恒的JFO(Jakobsson-Floberg-Olsson)空化理论建立了倾斜粗糙端面机械密封环的液体润滑和混合润滑计算模型;采用有限单元法求解PC(Patir and Cheng)平均Reynolds方程,获得端面液膜的压力分布;对比研究了在不同的密封压力、中心膜厚和转速条件下,端面倾斜角对粗糙表面和光滑表面机械密封性能参数的影响规律.结果表明:随着倾斜角增大,端面的承载力增大,摩擦力先减小而后增大,泄漏率增大;当端面倾斜角较小时,粗糙表面机械密封性能优于光滑表面机械密封性能.