基于油膜測(cè)量的面接觸潤(rùn)滑中幾何形貌效應(yīng)的研究.pdf

1、本文圍繞面接觸流體動(dòng)壓潤(rùn)滑中的幾何形貌效應(yīng)，開展了相關(guān)的試驗(yàn)和理論研究。使用課題組研發(fā)的微型滑塊面接觸潤(rùn)滑油膜測(cè)量系統(tǒng)，研究了表面凹槽等幾何形貌效應(yīng)對(duì)固定傾角滑塊產(chǎn)生的流體潤(rùn)滑油膜厚度的影響，并對(duì)試驗(yàn)過程中產(chǎn)生的氣穴現(xiàn)象進(jìn)行了直接觀測(cè)。同時(shí)，開發(fā)了考慮氣穴效應(yīng)的潤(rùn)滑數(shù)值計(jì)算程序，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了理論分析。完成的工作包括：
　　(1)常見的面接觸摩擦學(xué)試驗(yàn)裝置主要針對(duì)摩擦力和磨損進(jìn)行測(cè)量。為了研究面接觸條件下的油膜厚度及其影響因素，

2、課題組自主研發(fā)了能實(shí)現(xiàn)傾角固定的面接觸潤(rùn)滑油膜測(cè)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)以固定傾角的靜止滑塊和旋轉(zhuǎn)玻璃盤平面組成潤(rùn)滑副，使用光干涉方法實(shí)現(xiàn)油膜厚度的精確測(cè)量。應(yīng)用該系統(tǒng)試驗(yàn)研究了界面潤(rùn)濕性對(duì)油膜潤(rùn)滑的影響，初步驗(yàn)證了系統(tǒng)膜厚測(cè)量的可靠性。通過理論分析，說明了油膜厚度僅與滑塊中心的滑動(dòng)速度相關(guān)，不受圓盤旋轉(zhuǎn)的影響，為試驗(yàn)中滑塊定位和速度選取的簡(jiǎn)化提供了理論依據(jù)。
　　(2)采用普通的高斯-賽德爾迭代和多重網(wǎng)格法對(duì)面接觸流體動(dòng)壓潤(rùn)滑問題進(jìn)行了求

3、解。結(jié)果表明，對(duì)于理想光滑表面滑塊和帶有表面凹槽的滑塊，可以使用普通的高斯-賽德爾迭代。但在分析具有表面波度的平行階梯軸承時(shí)，高斯-賽德爾迭代在收斂方面遇到問題，必須采用多重網(wǎng)格法求解。
　　(3)針對(duì)不同形狀的表面凹槽，通過測(cè)量油膜厚度與速度、油膜厚度與載荷關(guān)系曲線，揭示了它們對(duì)油膜厚度的影響。特別地，低膜厚條件下凹槽并非總對(duì)潤(rùn)滑有利。將表面凹槽滑塊試樣的試驗(yàn)結(jié)果與基于Christopherson算法的Reynolds數(shù)值解進(jìn)行

4、對(duì)比，發(fā)現(xiàn)當(dāng)氣穴發(fā)生時(shí)，經(jīng)典Reynolds解的誤差偏大。
　　(4)采用滿足質(zhì)量守恒原理的Vijayaraghavan-Keith氣穴模型，編制了潤(rùn)滑數(shù)值分析程序，研究了表面凹槽對(duì)滑塊潤(rùn)滑性能的影響。通過與他人解析解的比對(duì)，驗(yàn)證了算法的正確性。通過對(duì)比試驗(yàn)?zāi)ず衽c數(shù)值膜厚，提出了確定體積彈性模量和氣穴負(fù)壓值的新方法。結(jié)果表明，該方法可估算出合理的體積彈性模量和氣穴負(fù)壓值，并用于Vijayaraghavan-Keith模型的計(jì)算。與

5、基于Christopherson算法的經(jīng)典Reynolds解相比較，Vijayaraghavan-Keith數(shù)值解在處理氣穴問題時(shí)，更接近實(shí)測(cè)結(jié)果。
　　(5)在階梯型平行滑塊潤(rùn)滑油膜測(cè)量中，發(fā)現(xiàn)了低速時(shí)油膜厚度-速度曲線偏離經(jīng)典潤(rùn)滑理論的反常現(xiàn)象?；跉庋ㄓ^察，把該反?，F(xiàn)象歸因于加工表面形成的不平度誘發(fā)的局部流體動(dòng)壓效應(yīng)而產(chǎn)生的結(jié)果。該不平度效應(yīng)和傳統(tǒng)的滑塊階梯效應(yīng)在膜厚-速度曲線上對(duì)應(yīng)不同的區(qū)域。低膜厚時(shí)，表面不平度起重要作用