影响薄膜润滑摩擦系数的主要因素

在自制的摩擦试验机上进行了3组长时间的薄膜润滑实验,测量在不同压力、承载面积、转速等实验条件下的摩擦系数。实验结果表明,在轻载条件下,薄膜润滑的摩擦系数受转速、面积的影响显著;而在重载时,转速和面积表现出对摩擦系数的不敏感性。另外,参照薄膜润滑的有序模型,提出了在正常磨损情况下,摩擦系数和油膜厚度之间具有单向的对应关系。

弹流润滑与薄膜润滑转化关系的研究

采用ＮＧＹ－２型纳米级膜厚测量仪，研究了润滑膜厚度与各工况因素之间的关系，分析了薄膜润滑的机理，探讨了膜厚、速度、润滑油粘度等各因素对弹流润滑与薄膜润滑之间转化的影响。

润滑理论的新进展——薄膜润滑

一、引言 自从人类采用摩擦起火以来,摩擦学经历了一个漫长而曲折的过程。直到1699年,从Amontons用实验方法研究摩擦问题起,她才得以科学地发展。特别是在1966年“Tribology”一词提出以后,来自物理、化学、材料、机械等不同领域的科学家们汇集一起,研究这一古老而又新兴的边缘学科。从摩擦学的纵向发展来看,必然经历:朴素应用→理论研究→开发应用的循环过程,理论研究将为更高层次的科学应用奠定坚实的基础。而当今世界正处于理论研究和开发应用二者都向高层次并行发展的历史时期。因此,更深入的应用基础研究将对开发应用起着关键的作用。

薄膜润滑与润滑状态图

讨论了速度、固体表面能、滑动比、润滑剂粘度和化学性能对薄膜润滑状态下油膜厚度的影响 ,以及弹流润滑向薄膜润滑转化条件和液体膜失效条件。

薄膜润滑的结构和摩擦特性的分子动力学模拟

研究以正庚烷作为润滑剂时薄膜润滑膜的结构特性和摩擦特性。采用分子动力学的方法建立薄膜润滑的计算体系,探究温度和压力对润滑油膜结构组成、滑移现象和摩擦特性的影响。结果表明,纳米量级润滑膜显现出"分层"的类固性;温度越高,固液分子之间吸附作用越强,越不易发生界面滑移,摩擦力越大;压力越大,层状结构越突出,类固性越强,越不易发生界面滑移,摩擦力越大;薄膜润滑是一种过渡状态,且是一种可以独立存在的过渡状态。

纳米级润滑膜的粘度修正与薄膜润滑计算

根据纳米级润滑膜的试验测试结果提出薄膜润滑状态的粘度修正公式 ,并在此基础上建立了润滑膜厚度计算的数值计算方程。将该数值计算结果与弹流理论计算值和试验值进行对比表明 ,在薄膜润滑条件下 ,膜厚与速度和润滑油粘度的关系与弹流润滑计算结果相差较大 ,可明显看出弹流润滑向薄膜润滑的过渡 。

金刚石纳米颗粒对薄膜润滑性能的影响

采用相对光强原理对超细金刚石粉添加剂的纳米摩擦学性能进行了研究。试验结果表明 :在薄膜润滑区 ,球型纳米金刚石颗粒的增粘作用 ,使混合油油膜增厚 ;微滚动效应则导致摩擦力减小。其摩擦过程是金刚石颗粒不断分散和团聚的过程 。

薄膜润滑的微极流体模拟

基于向列相润滑分子作用下薄膜润滑的有序模型，利用微极流体(Micropolar fluids) 理论分析薄膜润滑的润滑特性，探求薄膜润滑的基本规律。结果表明，薄膜润滑下的摩擦学性质介于弹性流体动力润滑和边界润滑之间，弹流理论不能很好预测膜厚随工况参数的变化 情况，而微极流体理论结果和试验值有较好的一致性。薄膜润滑下有序分子的存在所起作用 相当于提高润滑剂的粘度，能够增加润滑油膜的厚度从而增加承载能力。在薄膜润滑下必须 考虑微粒分子的角动量矩守衡。

薄膜润滑中的微极流体效应

利用考虑微结构与微旋效应的微极流体理论来研究薄膜润滑的特性。微极效应将引起等效黏度的增加,从而影响油膜厚度。它对压力分布和膜厚形状的影响很小。数值模拟结果表明,等效黏度的增加效应与实验值有很好的类似性。

薄膜润滑研究的回顾与展望

薄膜润滑是 2 0世纪 90年代以来广泛研究的新型润滑状态。它是界于弹流润滑和边界润滑之间的一种过渡润滑状态 ,有着自己独特的润滑规律。文章回顾了薄膜润滑的研究历史 ,包括薄膜润滑概念的提出、测试技术的发展、薄膜润滑的膜厚特性。

薄膜润滑分层模型

根据轴承表面对液体分子的作用大于液体内部的作用，使液体的粘度随与表面的距离而变化，把润滑层分为三层，与表面紧邻为粘变层，中间为常规的等粘度层。由此根据液流连续性推导出广义雷诺方程。

薄膜润滑中的应力偶效应

利用应力偶理论计算了薄膜润滑的膜厚特性.计算结果表明:应力偶的作用相当于增加润滑剂粘度,其可以增加油膜厚度,提高承载能力;同时应力偶作用依赖于油膜尺寸,润滑油膜越低,其影响越明显.

MnZnFe_2O_4纳米磁性颗粒对薄膜润滑性能的影响

MnZnFe2O4纳米磁性颗粒由于同时具备磁性和纳米尺寸,作为润滑油添加剂会对纳米级油膜的润滑特性和成膜机理有极大的影响。采用共沉淀法制备MnZnFe2O4纳米磁性颗粒,对其粒径分布和磁性能进行检测,加入基础油中获取分布均匀的润滑油,检测润滑油粘度。同时采用纳米膜厚测量仪,研究不同质量分数下纳米磁性颗粒对于薄膜润滑性能的影响。研究表明,不同质量分数对润滑油粘度影响不同,且润滑油在不同卷吸速度下的膜厚、中心膜厚形态、流动性与粘度无关,而与质量分数直接相关。指出油酸包覆的纳米磁性颗粒之间存在决定分散和团聚的极限间距,当润滑间隙减小到磁力矩作用范围时,在分子作用力、附加磁力矩共同作用下,磁性颗粒和润滑油分子共同形成吸附层,并达到有序排列,形成强度更高的、更稳定、更厚的薄膜润滑。

有序薄膜润滑的速度场

基于有序膜分子模型分析薄膜润滑中的速度场分布。薄膜润滑中有序膜分子的取向与向列相液晶分子有类似性,可用“向矢”表示。利用液晶理论可以分析薄膜润滑的速度场和润滑剂分子的取向,为分析薄膜润滑的特性提供依据。薄膜润滑区别于弹流润滑之处在于有序膜分子的弹性。粘弹比可以很好地表征这种差异。给出了不同粘弹比下的“向矢”角度和等效粘度的分布情况以及速度场的分布情况。

薄膜润滑中双电层效应影响分析

根据Poisson Boltzmann双电层理论, 详细推导了润滑区中双电层产生的流动电场, 并进一步建立了考虑双电层电粘度效应的薄膜润滑数学模型。然后, 对润滑中双电层效应进行了数值分析, 对不同的电粘度公式进行了比较, 结果表明薄膜润滑中, 双电层的电粘度效应使流体粘度显著增加, 同时润滑膜厚也明显增加。

薄膜润滑状态下流体的流动特性分析

应用分子动力学的基本理论和已有的实验数据对薄膜情况下的流体流动进行了分析。通过对简单的压力流和剪切流较精确的模拟，得出了流体在不同膜厚下的流动特性。由此可以看出，在分子级膜厚条件下壁面对流体的作用十分显著。通过以微观场的运动分析揭示宏观流动，为薄膜甚至边界润滑轴承性能分析提供依据。同时，可得出对壁面边界条件的解释。

表面粗糙对乏油条件下非牛顿点接触热薄膜润滑的影响

假设运动表面为光滑表面,静止表面上有一个垂直于卷吸速度方向的横向划痕,采用Ree-Eying本构关系求解表面单一粗糙对纯滑动点接触热薄膜润滑的影响,分析处于接触区中心的表面划痕在不同的乏油程度下对油膜压力、膜厚及温度的影响。结果表明:在乏油条件下,处于静止表面上接触中心的横向划痕前后的压力和温度都有尖锐的升高,且这种升高幅度随乏油程度的严重而增加;在乏油条件下,表面粗糙的存在更不利于润滑,易于造成润滑失效。

薄膜润滑条件下指数粘度修正模型的速度场分析

在薄膜润滑轴承分析中 ,流体的流动状态将直接影响其润滑特性 ,其主要反映在润滑剂粘度的分布。以指数粘度修正模型来研究在微小间隙内润滑剂的速度特性 ,得出速度分布规律 ,为薄膜流体的温度场和剪切稀化等问题提供计算依据。

纳米级薄膜润滑的特性研究

薄膜润滑的膜厚处于弹流润滑膜与边界润滑膜之间的纳米量级上，因此，普通的膜厚测试方法无法达到此范围，而先进的微观测量仪器（如ＳＴＭ、ＡＦＭ）又与实际工况条件相差甚远。本文根据实验结果，就薄膜润滑的的特性以及与弹流润滑和边界润滑的关系进行初步地探索。

薄膜润滑的等效粘度模型与实验

对作者提出的在薄膜条件下的等效粘度修正模型的计算结果与实验值进行了比较 ,检验等效粘度模型的正确性 ,其计算结果与实验结果相一致 ,同时给出了公式化描述 。