高壓微間隙潤滑成膜特性及溫度場分布的研究.pdf

1、隨著納米技術的迅速發(fā)展，特別是航天航空、超精密機械以及巨型操作機等領域中許多關鍵部件的運動精度和制造精度需要已達到亞微米甚至納米量級，同時伴隨高壓力、高剪切率等復雜情況。而高剪切率會導致潤滑材料分子鏈斷裂，高壓力會導致潤滑膜破裂，這些行為都會引發(fā)摩擦副潤滑失效，嚴重時將會導致整個系統(tǒng)癱瘓。因此，探索潤滑材料在高壓力、高剪切率、微間隙中的行為規(guī)律、尺度效應，對保障系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性、經(jīng)濟性具有重要的理論意義和應用價值。本文的主要工作和結論

2、如下： 首先，研制了高壓微間隙潤滑測試系統(tǒng)，可以應用于苛刻工況條件下(高壓力、高剪切率、微間隙)潤滑薄膜厚度、摩擦力和溫度的實時測量。本文的高壓微間隙潤滑測試系統(tǒng)采用相對光強原理，其垂直方向上膜厚分辨率達到0.5nm，水平方向的分辨率可達1.0μm。利用高精度扭矩儀，對球與盤間的摩擦力進行實時測量，測量精度為0.1N。運用計算機實現(xiàn)了加載、設定轉速的自動化。該系統(tǒng)為研究高壓微間隙點接觸成膜特性等問題奠定了基礎。 然后，在

3、進行高壓實驗時，選用了藍寶石盤和GCr15球作為摩擦副。主要研究了不同粘度和分子量大小的潤滑材料，在不同壓力和速度下的成膜特性。結果表明：在速度較高，膜厚較大時，實驗測量膜厚的曲線與Hamrock-Dowson公式的理論曲線基本吻合，潤滑處于彈流潤滑狀態(tài)。在速度較低，膜厚較小時，用Hamrock-Dowson公式計算的膜厚值準確性明顯下降，實驗數(shù)據(jù)偏離理論曲線；高粘度和高分子量的潤滑劑，實驗曲線高于Hamrock-Dowson公式理論曲

4、線；而低粘度和低分子量的潤滑劑，實驗曲線低于Hamrock-Dowson公式理論曲線。 最后，根據(jù)熱輻射理論和紅外熱像儀的測溫原理，利用紅外熱像儀實現(xiàn)了對點接觸赫茲接觸區(qū)溫度的測量，得到點接觸區(qū)的溫度分布規(guī)律，并與摩擦力進行了對比分析。結果表明：在速度不變的條件下，溫升隨載荷的增加而增加；分析摩擦力的變化趨勢與接觸區(qū)溫度的分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)接觸區(qū)溫度與摩擦力之間存在一個滯后的關聯(lián)。首先，初始階段溫度上升，而摩擦力下降，但是摩擦力的數(shù)