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点接触混合润滑油膜厚度的实验研究与数值模拟

宋炳珅  
【摘要】:在现代工程生产实际中,许多低速、重载以及采用低粘度润滑介质润滑的机械和精密机械中的摩擦副常处于混合润滑状态。混合润滑是在接触界面间同时存在流体润滑和微凸体接触的一种润滑状态。混合润滑涉及到边界润滑、薄膜润滑、微观弹流润滑及流体动压润滑等多种润滑特征,润滑性能受到各种因素的影响。由于混合润滑问题的复杂性,这种状态下的润滑性能和机理尚未得到充分认识。本文致力于从实验和计算两方面研究纳米尺度下点接触混合润滑的油膜厚度。主要内容包括: 分析了基于相对光强原理的光干涉法纳米级膜厚测量仪的可能误差,研究了膜厚测量中的相关实验规范,为后续的膜厚测量实验提供了可靠的保证。 利用纳米级膜厚测量仪研究了载荷、润滑剂粘度、接触面粗糙度等工况对点接触混合润滑状态下油膜厚度的影响。从实验结果中得到:当卷吸速度比较高时,实验测量的膜厚结果与Hamrock-Dowson公式的理论曲线基本吻合;当卷吸速度比较低时,膜厚测量值受载荷、润滑剂粘度、接触面粗糙度的综合影响;载荷与润滑剂粘度对高速区低速区的过渡点位置有影响。 利用等温点接触混合润滑模型研究了实验相关工况下的算例,并结合实验进行了定性分析与定量比较。定性分析表明:计算结果与实验结果在偏离HD公式理论曲线情况、过渡点移动等方面得到了吻合的规律;定量比较表明:计算结果与实验结果在过渡点位置、低速区膜厚值大小、零点位置等方面存在差异。


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