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摩擦学学报 2023年第2期43卷 178-188页

作者：鹿贺伟张建军刘成龙郭峰青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520

速度交叉效应对摩擦副表面润滑剂迁移及润滑状态改善具有重要意义.利用表面速度异向光干涉润滑油膜测量装置,在限量供油条件下,改变两固体表面卷吸速度与滑动速度夹角ε,研究了该角度变化对润滑油膜及油池边界的影响.结果表明,卷吸速度... 详细信息

速度交叉效应对摩擦副表面润滑剂迁移及润滑状态改善具有重要意义.利用表面速度异向光干涉润滑油膜测量装置,在限量供油条件下,改变两固体表面卷吸速度与滑动速度夹角ε,研究了该角度变化对润滑油膜及油池边界的影响.结果表明,卷吸速度与滑动速度呈一定夹角时,部分润滑剂再分配至接触区参与成膜;由于润滑速度交叉行为导致润滑剂横向运输效果增强,限量供油条件下的润滑状态改善.此外,低供油量(0.1μl)限制了速度交叉效应的润滑增效性,产生的低油池边界减弱了两侧润滑剂的有效交汇.

关键词：限量供油速度交叉油池润滑状态润滑膜厚

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限量供油条件下速度交叉效应的润滑增效研究

限量供油条件下速度交叉效应的润滑增效研究

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作者：鹿贺伟青岛理工大学

学位级别：硕士

工程领域中,准双曲面齿轮和弧形锥齿轮等零部件,因其承载性强,扭矩角可变,传动稳定等优势广泛被航空航天、矿山机械、风电等行业所采用。但由于遭受振动甚至冲击影响,容易引起齿轮等零部件润滑剂流失甚至断流,产生严重乏油状态,导致接... 详细信息

工程领域中,准双曲面齿轮和弧形锥齿轮等零部件,因其承载性强,扭矩角可变,传动稳定等优势广泛被航空航天、矿山机械、风电等行业所采用。但由于遭受振动甚至冲击影响,容易引起齿轮等零部件润滑剂流失甚至断流,产生严重乏油状态,导致接触副润滑失效、表面磨损等问题。为解决乏油润滑问题,人们通过物理方法(如:微织构、表面纹理等)或者化学方法(如:表面改性剂、表面修饰等)增加润滑剂的回填,能够有效缓解乏油程度。在表面速度异向的乏油工况下,因接触副滚道交叠在接触区入口产生额外润滑剂交汇,将其称为速度交叉效应。该效应对润滑剂回填产生促进效果,但在限量供油条件下,速度交叉效应回填增效受限,相关研究尚不深入。本文通过表面速度异向点接触光弹流润滑油膜测量试验台,对不同工况下的润滑油行为、润滑油膜形态及油池边界等参数进行测试。主要工作内容和结论如下:(1)表面速度异向条件下油膜基本特征试验探究。在限量供油条件下,探究了球盘线速度夹角δ、滑滚比对润滑油池及油膜影响,在充分供油条件下,对滑滚比、卷吸速度与滑动速度夹角ε、润滑油黏度、不同润湿性表面等因素于润滑油反常凹陷行为的影响进行了研究。实验发现,入口油池边界、膜厚在滚道交叉与热效应共同作用下随δ角度与滑滚比先增加后减小,大滑滚比、高速、高夹角下接触区出现凹陷,其诱因为大速度差下热黏度楔效应的累积,且疏水表面对凹陷行为有所削弱。(2)速度交叉效应对限量供油条件下润滑油膜特性影响。对限量供油条件下,润滑油黏度、卷吸速度与滑动速度夹角ε、供油量、卷吸速度等因素于润滑油行为、边界油池形态影响进行探究。实验发现,表面速度交叉工况下,油池形态与油膜形态呈现非对称性,前者与表面线速度差异有关,后者由热效应导致;限量供油下润滑状态得到有效改善,在2μL下可以达到与充分供油类似的效果,但黏度、供油量对该效应存在限制,极低供油量下(0.1μL),产生的低油池边界减弱了两侧润滑油的有效交汇,速度交叉效应严重受限。(3)表面张力驱动及速度交叉的协同回填效应对限量供油润滑特性的影响探究。通过构建润湿性差异表面,探究了限量供油条件下润滑油黏度、载荷、界面距离、卷吸速度与滑动速度夹角ε,不同润湿性差异表面等因素对润滑油膜、润滑油池等因素的影响。实验发现,润湿性差异表面可在极低供油量下对速度交叉效应有效补充形成协同作用机制,极大改善润滑状态,减弱了油池边界的非对称性,使乏油拐点滞后,提高了润滑油膜厚度与润滑油利用率。但该机制也受到界面距离、润滑油黏度以及载荷的影响,采用分段形式的乏油程度公式对实验数据进行了分析和验证。本文对速度交叉效应下的润滑油回填机理进一步探究,得到了该回填机理具体作用范围,并在此基础上通过润湿性改性手段对速度交叉效应进行了补充,形成协同作用机制,更进一步提高了对限量供油润滑状态的改善效果。

关键词：速度交叉凹陷限量供油油池边界润湿性差异

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