【摘 要】
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本文从理论和实验两方面研究了计入吸附膜影响的润滑问题,主要的研究内容包括4部分:构建了考虑吸附膜的非牛顿流体圆接触热弹流润滑模型;分析了吸附膜对热混合润滑性能的影响;讨论了吸附膜对时变热混合润滑性能的影响;试验研究了纳米Ti O2润滑油添加剂的摩擦磨损和成膜性能。首先,假设润滑油为非牛顿流体,构建了计入吸附膜影响的非Newton流体圆接触热弹流润滑模型,分析了润滑剂的非牛顿性、吸附膜及钢的热传导系
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（51475250、52005278）；
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本文从理论和实验两方面研究了计入吸附膜影响的润滑问题,主要的研究内容包括4部分:构建了考虑吸附膜的非牛顿流体圆接触热弹流润滑模型;分析了吸附膜对热混合润滑性能的影响;讨论了吸附膜对时变热混合润滑性能的影响;试验研究了纳米Ti O2润滑油添加剂的摩擦磨损和成膜性能。首先,假设润滑油为非牛顿流体,构建了计入吸附膜影响的非Newton流体圆接触热弹流润滑模型,分析了润滑剂的非牛顿性、吸附膜及钢的热传导系数对热弹流润滑性能的影响。结果表明:与牛顿流体相比,非牛顿流体可以得到较低的温升和摩擦系数。随着非牛顿流体特征剪应力的增加,油膜中层温度和吸附膜表面温度有所提高;吸附膜的存在明显提高了润滑油的温升,但降低了摩擦系数;硬质钢的热传导系数使得摩擦系数减小,油膜温度升高。其次,基于平均流量模型,建立了考虑吸附膜的圆接触热混合润滑模型,研究了吸附膜、表面粗糙度及材料硬度对热混合润滑性能的影响。结果表明:吸附膜的存在会减小膜厚比、增大载荷比,且吸附膜越厚,膜厚比越小,载荷比越大,这表明吸附膜加重了两表面的接触,但减小了摩擦系数;随着表面粗糙度的增加,润滑状态由全膜润滑向混合润滑转变;当材料硬度介于2.62 GPa～6.55 GPa之间,在膜厚比较大的同时,还能保持较小的摩擦系数,表明此时接触副达到了最佳润滑状态和减摩效果。再次,基于加速过程,建立了考虑吸附膜的非牛顿流体圆接触时变热混合润滑模型,研究了加速度、吸附膜厚度及表面粗糙度对时变热混合润滑性能的影响。结果表明:加速度越大,到达全膜润滑状态所需要的时间越短;在相同的瞬时下,吸附膜越厚,对应的最小膜厚越小,接触越严重,到达全膜润滑状态所需要的时间也越久;加速初期,与高粗糙表面相比,低粗糙表面的最小膜厚更小,摩擦系数更高。当瞬时数继续增加时,低粗糙表面更快进入到全膜润滑状态,因此摩擦系数有所减小。最后,将纳米TiO2分别添加到PAO8、PAO10和PAG基础油中,在四球式摩擦磨损实验机上测试了不同质量分数的纳米Ti O2润滑油的摩擦系数,并测量了钢球的磨斑直径。利用点接触光弹流润滑试验台,研究了不同速度和载荷对润滑油成膜性能的影响。结果表明:在基础油中加入一定质量分数的纳米Ti O2添加剂能够明显提高润滑油的抗磨减摩性能;在不同的载荷和速度下,添加纳米Ti O2后润滑油的膜厚均增加,使得润滑性能提升。
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