论文部分内容阅读
混合润滑是近来摩擦学领域中备受关注的重要研究方向。涉及微观弹流润滑、薄膜润滑、边界润滑等多种润滑特征。各种润滑膜在接触表面上所占的比例与摩擦界面的形态和工况条件有关,润滑膜不停地被破坏再形成。微凸体的相互碰撞、挤压,产生压力的剧烈波动,大量的摩擦热生成。这是导致点蚀和胶合等破坏的重要区域,但是由于实验技术的限制和理论处理的难度,目前发表的研究报告不多。本文建立了一个热混合润滑模型,并在此基础上进行了非稳态润滑等问题的研究,具体内容包括:
(1)改进了基于离散卷积和快速傅立叶变化的弹性变形、温升和热弹性变形快速算法,克服了周期误差等问题。计算表明基于FFT的快速算法的计算时间是多重网格积分法的三分之一,而计算精度相当。
(2)建立了热混合润滑模型,压力采用统一Reynolds方程求解,并采用点热源积分法求解温度场,模型中考虑了压力和温度的耦合作用。计算实例表明该模型算法合理,计算稳定,对于不同的接触情况可获得稳定的收敛解,可用来分析复杂的润滑问题。计算表明:粗糙表面的微凸体将导致局部高应力和局部高温,容易产生表面失效。忽略热变形的情况下热效应对接触面间的压力分布影响较小。在考虑了热弹性变形的解中,最大压力和二次压力峰的幅值有明显的升高,而膜厚的变化很小。
(3)非稳态润滑问题的研究表明,膜厚偏离传统弹流理论预测值。油膜变化的行为和加速度的大小密切相关。在速度的变化过程中,润滑剂总是阻碍膜厚的变化,而且油膜厚度的变化滞后于速度的变化。文中同时提出了瞬态膜厚的预测方法。
(4)运用热混合润滑模型进行了气缸—活塞环副润滑分析。分析表明活塞环在不同的位置时润滑状态不同。当活塞环在上下止点位置附近时,处于混合润滑状态;而在冲程中部则处于完全流体润滑状态。实际接触面积只占名义接触面积的一小部分,而粘着的发生和温度密切相关,当温度超过给定的临界温度,粘着发生。粘着发生在速度较高的位置。
(5)重载弹流试验中油膜厚度—速度关系大体遵循Hamrock-Dowson公式,没有观察到轻载工况下薄膜润滑区域中膜厚变化趋缓的现象。