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软接触及人工滑液的薄膜润滑特性研究

沈万辉  
【摘要】:本文主要对软材料接触条件下润滑油膜的测量及一种仿生关节滑液的润滑特性进行了研究。完成的工作包括: 1)研究了针对软材料滑块-平面接触的润滑油膜测量技术,扩展了已有的面接触润滑油膜厚度测量系统的使用范围。使用离子溅射镀金方法,提高了PMMA表面的反射率;针对软材料面接触润滑膜测量,给出了0 N载荷下固定倾角的调节规则;针对干涉条纹摆动产生的测量误差进行了分析,提出了误差最小的测量点确定方法。实验表面,利用上述技术,使用该系统可以准确得到PMMA软滑块在不同倾角、不同速度和不同载荷下的面接触润滑油膜,从扩大了该系统的应用范围。 2)对软材料PMMA圆柱和平面两种滑块的润滑油膜厚度进行了的测量。探讨了速度、倾角和载荷对润滑油膜厚度的影响。对于PMMA平面滑块,速度增加油膜厚度增加,出口区变形变小;倾角增加油膜厚度降低;载荷增加膜厚降低;与刚滑块的对比说明软滑块可以产生较厚的油膜厚度,并将其归因于软材料的弹性变形。对于PMMA圆柱滑块也有类似的结论。 3)利用面接触润滑油膜厚度测量系统,研究了仿生关节滑液流体动压润滑特性。实验表明,仿生关节滑液可在钢材料表面形成吸附膜并有腐蚀作用,更有趣的是吸附膜的形成及腐蚀具有位置选择性,即发生在滑块的入口位置;同时也发现随实验时间的增加,滑块出口处的干涉条纹发生变化,对该变化尝试进行了解释。 4)对PMMA线接触的油膜厚度进行了数值计算,分析了速度、载荷对润滑油膜厚度和压力分布的影响。并且与实验结果进行对比,对其中的差别进行了分析。


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