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关于椭圆接触弹流润滑Hamrock-Dowson膜厚公式的再思考

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摩擦学学报 2022年第1期42卷 47-54页

作者：金微郭峰荆兆刚青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520

使用常用的Hamrock-Dowson公式计算椭圆点接触中心油膜厚度时发现:当维持接触区中心赫兹压力为常数,增加椭圆比ke超过一定值时,得到的中心膜厚不升反降,这与其物理本质相悖.应用有限单元法重新对等温椭圆接触弹流润滑问题进行了数值计算... 详细信息

使用常用的Hamrock-Dowson公式计算椭圆点接触中心油膜厚度时发现:当维持接触区中心赫兹压力为常数,增加椭圆比ke超过一定值时,得到的中心膜厚不升反降,这与其物理本质相悖.应用有限单元法重新对等温椭圆接触弹流润滑问题进行了数值计算,提出新的表征椭圆接触的综合几何参数.在较大的速度和载荷范围内下,依据数值计算结果,拟合出修正端泄因子和修正中心膜厚公式.修正公式与数值计算结果相吻合,且正确地表达了膜厚与椭圆比的关系.

关键词：弹流润滑椭圆比有限单元法端泄因子油膜厚度

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硬脂酸吸附对限量供油润滑影响的试验研究

摩擦学学报 2023年第2期43卷 157-166页

作者：樊赛生荆兆刚郭峰栗心明青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520

在限量供油条件下利用球-环点接触油膜润滑测量系统对PAO10 (聚α-烯烃)和PAO10S (聚α-烯烃添加质量分数为0.2%硬脂酸)进行膜厚和摩擦系数的测量.结果表明:随卷吸速度增大,油膜厚度先升高后降低.对应膜厚转折点PAO10S具有比PAO10高的... 详细信息

在限量供油条件下利用球-环点接触油膜润滑测量系统对PAO10 (聚α-烯烃)和PAO10S (聚α-烯烃添加质量分数为0.2%硬脂酸)进行膜厚和摩擦系数的测量.结果表明:随卷吸速度增大,油膜厚度先升高后降低.对应膜厚转折点PAO10S具有比PAO10高的临界速度,相应地当卷吸速度高于PAO10的临界速度时,PAO10S的膜厚明显提高.摩擦系数随卷吸速度增加先下降后上升,供油量低时硬脂酸的吸附使得整体摩擦系数明显降低.硬脂酸的作用随供油量的增加而变弱.润滑效果的增强归因于硬脂酸吸附膜降低润滑轨道的表面能,润滑油因“反润湿”呈离散条状分布,在一定条件下有利于润滑轨道的自集油.

关键词：油膜摩擦系数硬脂酸限量供油临界速度

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固/液界面润湿性对线接触油膜润滑的影响

表面技术 2020年第9期49卷 252-257,280页

作者：金微李书义荆兆刚郭峰青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520

目的优化表征固/液界面的表征参数。方法应用AF和FAS修饰柱面滑块以获得不同润湿性的表面,并测量PEG200、150N和PAO6三种润滑油在AF、FAS和SiO2表面上的接触角、接触角滞后以及三种表面的表面自由能。通过对线接触润滑油膜厚的测量,评价... 详细信息

目的优化表征固/液界面的表征参数。方法应用AF和FAS修饰柱面滑块以获得不同润湿性的表面,并测量PEG200、150N和PAO6三种润滑油在AF、FAS和SiO2表面上的接触角、接触角滞后以及三种表面的表面自由能。通过对线接触润滑油膜厚的测量,评价固/液界面润湿性与油膜厚度的关联性。结果润滑油为PEG200或150N时,在SiO2/SiO2接触副产生的油膜厚度高于SiO2/FAS接触副,而且接触角越小,油膜厚度越大;接触角滞后越大,油膜厚度越大。PEG200、150N和PAO6润滑油分别在SiO2/SiO2和SiO2/AF同一接触副时,呈现出几乎相同的油膜厚度。此时,接触角滞后与油膜厚度的关联性优于接触角。此外,润滑油在AF表面测得的接触角最大且接触角滞后最小,但产生的油膜厚度最大,该现象可以归因于油膜承载力/厚度与界面强度的非单调性。结论在线接触流体动压润滑条件下,固/液界面的润湿性能够影响油膜厚度。界面表征参数接触角和接触角滞后,与油膜厚度的关联性都存在一定的局限性,但相对而言,接触角滞后的范围更大。AF界面特性与油膜厚度的关系,证明了疏油表面可以具有较好的成膜能力。

关键词：润湿性流体动压润滑线接触接触角接触角滞后滑移

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DLC涂层对面接触油膜润滑影响的试验研究

摩擦学学报 2024年第11期44卷 1467-1478页

作者：杜士杰郭峰黄腾龙荆兆刚张树玲青岛理工大学机械与汽车工程学院

利用面接触润滑油膜测量系统，研究了固/液界面润湿性对流体动压润滑油膜膜厚和摩擦力的影响.通过直流磁控溅射在钢滑块表面分别制备了3种DLC涂层(类金刚石涂层)(0 V偏压下表面沉积Ti/TiN/(Ti, N)-DLC/TiDLC/DLC涂层、-200 V偏压下表面... 详细信息

利用面接触润滑油膜测量系统，研究了固/液界面润湿性对流体动压润滑油膜膜厚和摩擦力的影响.通过直流磁控溅射在钢滑块表面分别制备了3种DLC涂层(类金刚石涂层)(0 V偏压下表面沉积Ti/TiN/(Ti, N)-DLC/TiDLC/DLC涂层、-200 V偏压下表面沉积Ti/TiN/(Ti, N)-DLC/Ti-DLC/DLC涂层和-100 V偏压下表面沉积Ti/TiN/(Ti,N)-DLC涂层).测量了不同速度下PAO基础油和同黏度甘油水溶液对原始钢滑块和3种涂层滑块产生的膜厚/摩擦力；同时测量了PAO基础油与甘油水溶液对4种滑块的接触角以及接触角滞后，并计算了相应的黏附功和势能垒.结果显示原始钢滑块和3种DLC涂层滑块与不同润滑剂之间形成不同的固/液界面润湿性，润湿性强的界面产生高膜厚和高摩擦力.界面黏附功和势能垒与多数膜厚和摩擦力的试验结果有很好相关性，但势能垒能更好反映界面润湿性对流体动压润滑的影响，载荷对固/液界面润湿性效应有一定影响.本文试验中油膜无明显热效应发生，说明DLC涂层产生的不同界面润湿性可影响全膜润滑的膜厚和摩擦力.

关键词：面接触类金刚石涂层油膜厚度摩擦力润湿性

来源：博看期刊

限量供油条件下硬脂酸吸附对面接触润滑油膜的影响

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机械工程学报 2023年第21期59卷 321-329页

作者：简煜升荆兆刚郭峰黄柏林韩素立栗心明青岛理工大学机械与汽车工程学院青岛266520 香港城市大学机械工程系中国香港999077

在限量供油条件下,利用滑块-盘面接触润滑油膜测量系统研究了PAO10(聚α-烯烃)添加硬脂酸对油膜厚度-滑块倾角关系的影响,理论分析了滑块入口润滑油堆积对润滑油膜承载力的影响,并对硬脂酸在固体表面的吸附进行了表征。结果表明,油膜厚... 详细信息

在限量供油条件下,利用滑块-盘面接触润滑油膜测量系统研究了PAO10(聚α-烯烃)添加硬脂酸对油膜厚度-滑块倾角关系的影响,理论分析了滑块入口润滑油堆积对润滑油膜承载力的影响,并对硬脂酸在固体表面的吸附进行了表征。结果表明,油膜厚度随滑块倾角的增加呈现总体下降的趋势。硬脂酸吸附诱导的“反润湿”作用,使润滑油在润滑轨道上由经典双侧脊分布转变为离散态条状或液滴状分布,改善了接触区入口供油,提高油膜厚度。实验发现了较低的滑动速度下低供油量反而诱发高油膜厚度的“异常”现象。硬脂酸的吸附使得润滑油在入口区形成非浸润的液滴状堆积,形成的附加拉普拉斯压力增加油膜承载力;当供油量较低时,入口润滑剂堆积的曲率半径较小,附加拉普拉斯压力较大,因此膜厚较高。

关键词：硬脂酸限量供油倾角膜厚面接触

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硬脂酸吸附对轴承限量供油润滑影响

机械工程学报 2023年第15期59卷 197-203页

作者：樊赛生郭峰荆兆刚栗心明刘海超 POLL G 青岛理工大学机械与汽车工程学院青岛266520 汉诺威莱布尼兹大学机械设计与摩擦学研究所德国汉诺威201204

在限量供油条件下利用全轴承摩擦力矩测量系统和球-环点接触油膜润滑测量仪分别对PAO10(聚α-烯烃)和PAO10S(聚α-烯烃+0.2%w/w硬脂酸)进行摩擦力矩和膜厚测量。结果表明:轴承摩擦力矩先下降后上升,存在一个对应最小摩擦力矩的临界转速... 详细信息

在限量供油条件下利用全轴承摩擦力矩测量系统和球-环点接触油膜润滑测量仪分别对PAO10(聚α-烯烃)和PAO10S(聚α-烯烃+0.2%w/w硬脂酸)进行摩擦力矩和膜厚测量。结果表明:轴承摩擦力矩先下降后上升,存在一个对应最小摩擦力矩的临界转速。当转速低于临界转速时,PAO10S的摩擦力矩随供油量增加而减小,且明显小于PAO10的摩擦力矩。当转速高于临界转速时,PAO10S和PAO10的摩擦力矩差别减小。PAO10S产生的轴承摩擦力矩降低归因于硬脂酸吸附膜的低剪切抗力,更重要的是,因吸附膜产生润滑轨道表面能的降低,导致摩擦副的入口供油情况得到改善。润滑油膜厚度的光干涉测量结果显示,因硬脂酸的吸附PAO10S和PAO10的供油状态可分为三个区,全轴承摩擦力矩的测试结果与这三个区对应的油膜承载特性相关。

关键词：摩擦力矩硬脂酸限量供油吸附膜临界转速

球-环接触下油性添加剂对聚α-烯烃油润滑性能的影响

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润滑与密封 2022年第7期47卷 26-32页

作者：樊赛生荆兆刚郭峰青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520

为研究全膜润滑条件下油性添加剂对润滑性能的影响,利用球-环光弹流油膜测量试验台对PAO10(聚α-烯烃)以及分别含有质量分数0.2%硬脂酸、0.2%棕榈酸和0.2%肉豆蔻酸油性添加剂的PAO10(分别记为PAOS、PAOP和PAOM)进行膜厚和摩擦因数的测量... 详细信息

为研究全膜润滑条件下油性添加剂对润滑性能的影响,利用球-环光弹流油膜测量试验台对PAO10(聚α-烯烃)以及分别含有质量分数0.2%硬脂酸、0.2%棕榈酸和0.2%肉豆蔻酸油性添加剂的PAO10(分别记为PAOS、PAOP和PAOM)进行膜厚和摩擦因数的测量,研究在球-环接触下油性添加剂对PAO10油润滑性能的影响。结果表明:在全膜润滑状态下,硬脂酸、棕榈酸和肉豆蔻酸3种油性剂对PAO10油的膜厚和摩擦因数都有影响;随着卷吸速度的增加,膜厚随之增加,PAOM、PAOP和PAOS的膜厚小于PAO10膜厚,并且随着油性添加剂链长增加依次减小,其中PAOS膜厚最小;滑滚比对油性剂作用有明显影响,随着滑滚比增加油膜受到的剪切应力增加,导致油性剂吸附效应降低;PAOS、PAOP和PAOM膜厚和摩擦因数降低主要因为是油性剂在钢球表面形成的吸附膜具有疏油性,而且随着油性剂分子链长增加固液界面间的结合能力越弱。

关键词：油性添加剂 PAO 膜厚摩擦因数全膜润滑

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滑块-盘接触油膜润滑摩擦力测量

润滑与密封 2019年第3期44卷 48-53页

作者：荆兆刚郭峰曾守东青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520

通过加载杠杆与其支承轴承将摩擦力进行放大并传递至力传感器,建立新的滑块-盘接触油膜润滑摩擦力测量系统。使用空气轴承取代推力球轴承支承加载杠杆,明显压缩摩擦力-传感器输出关系中的非线性区域,使整个系统的最低可测摩擦力由80 mN... 详细信息

通过加载杠杆与其支承轴承将摩擦力进行放大并传递至力传感器,建立新的滑块-盘接触油膜润滑摩擦力测量系统。使用空气轴承取代推力球轴承支承加载杠杆,明显压缩摩擦力-传感器输出关系中的非线性区域,使整个系统的最低可测摩擦力由80 mN降低至10 mN。实际测量结果表明:当摩擦力大于10 mN,该系统测量的相对误差小于5%。该系统对平面滑块的测量结果与经典理论有很好的一致性,而且显示了侧泄对摩擦-收敛比关系的影响;对阶梯滑块的测量结果表明,该系统可区分润滑油分子结构及黏度指数改进剂对摩擦特性的影响。

关键词：滑块-盘接触摩擦力平面滑块阶梯滑块

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界面滑移对阶梯滑块轴承润滑行为的影响

表面技术 2023年第12期52卷 335-342页

作者：荆兆刚郭峰金微 MITJAN Kalin MARKO Polajnar 王永强刘成龙青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520 卢布尔雅那大学机械工程学院斯洛文尼亚卢布尔雅那1000

目的研究入/出口阶梯面界面滑移对阶梯轴承油膜厚度和摩擦因数的影响。方法通过建立考虑入/出口阶梯面不同程度的界面滑移的一维阶梯滑块模型,求解不同入/出口滑移比例下的油膜厚度和摩擦因数。在阶梯滑块工作面制备含氟类金刚石涂层(F-... 详细信息

目的研究入/出口阶梯面界面滑移对阶梯轴承油膜厚度和摩擦因数的影响。方法通过建立考虑入/出口阶梯面不同程度的界面滑移的一维阶梯滑块模型,求解不同入/出口滑移比例下的油膜厚度和摩擦因数。在阶梯滑块工作面制备含氟类金刚石涂层(F-DLC),在平行间隙条件下研究了有无含氟类金刚石涂层对油膜润滑性能的影响,并与理论计算结果进行比较。结果当滑移只发生在入口阶梯面时,随着滑移程度的增大,油膜厚度增大,摩擦因数减小;当滑移只发生在出口阶梯面时,随着滑移程度的增大,油膜厚度减小,摩擦因数减小。当润滑油在入口和出口阶梯面均发生滑移时,会产生油膜厚度及摩擦因数同时减小或油膜厚度增大而摩擦因数减小2种结果。试验结果表明,F-DLC涂层阶梯滑块的膜厚最大且摩擦因数最小,没有涂层的结论与之相反。产生这一特殊现象是由于润滑油在阶梯滑块入口区和出口区的滑移程度不同。由于激光加工形成了微凸体结构以及F-DLC涂层的协同作用,入口区的滑移程度比出口区的大,从而膜厚增大;同时滑移的存在使其摩擦因数降低。结论在入/出口的界面滑移对阶梯滑块轴承的影响下,会产生2种结果,得到了可以同时满足油膜承载力增大且摩擦因数减小的入/出口滑移比例关系。通过试验验证了在阶梯滑块表面发生一定滑移的条件下,会在理论计算的油膜厚度增大的同时出现摩擦因数减小的情况。

关键词：界面滑移阶梯滑块轴承油膜厚度摩擦因数类金刚石薄膜接触角

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