弹流接触区润滑油膜输运的研究

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本文主要研究了润滑油在弹流接触区的输运特性。为了准确控制动态弹流润滑问题的实验参数,从而保证实验结果的精度,对光弹流油膜测量仪驱动系统从静止到稳定卷吸过程的平均加速时间进行了实际测量和控制,以避免动态效应对油膜的影响。将非编图像采集系统Canopus EDIUS与实验测量系统进行连接,实现了封闭润滑油输运的可视化。在光干涉弹流油膜测量仪上,对纯滚动条件下封闭润滑油的输运特性进行了实验研究。实验中,点接触通过钢球-玻璃块接触实现。结果表明:冲击封油随两固体表面整体向接触区出口移动。存在一临界位移,当封闭润滑油核心位移小于该临界位移,封油运动速度等于卷吸速度。当封闭润滑油核心位移大于该临界位移,封油移动速度小于卷吸速度,核心处油膜厚度下降。入口区的最小油膜厚度基本不变,并以卷吸速度向出口移动;出口区最小油膜厚度先增加后减小。卷吸速度、初始油膜凹陷厚度及施加载荷对封油核心运动速度变化的临界位移有明显影响。选用不同的润滑油,在光干涉自旋弹流实验仪上对旋滑条件下封闭润滑油的输运特性进行了实验研究。考察了封闭润滑油核心油膜、入(出)口区最小油膜厚度和位置的变化,以及旋滑比对封油输运的影响。建立了对应于实验的纯滚动条件下冲击封闭润滑油输运的弹性流体动力润滑数学模型;与已有的强制载荷固定的处理方法不同,在提出的模型中固体表面的相对刚性位置通过牛顿动力学定律作用的自然过程获得。针对建立的数学模型编制了计算程序,对实验过程进行了完全数值模拟。就油膜输运特性的数值结果与实验结果进行了对比,取得了较好的定性的一致性。
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