高壓微間隙潤(rùn)滑成膜特性及溫度場(chǎng)分布的研究.pdf

1、隨著納米技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是航天航空、超精密機(jī)械以及巨型操作機(jī)等領(lǐng)域中許多關(guān)鍵部件的運(yùn)動(dòng)精度和制造精度需要已達(dá)到亞微米甚至納米量級(jí)，同時(shí)伴隨高壓力、高剪切率等復(fù)雜情況。而高剪切率會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑材料分子鏈斷裂，高壓力會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑膜破裂，這些行為都會(huì)引發(fā)摩擦副潤(rùn)滑失效，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。因此，探索潤(rùn)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(yīng)，對(duì)保障系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。本文的主要工作和結(jié)論

2、如下： 首先，研制了高壓微間隙潤(rùn)滑測(cè)試系統(tǒng)，可以應(yīng)用于苛刻工況條件下(高壓力、高剪切率、微間隙)潤(rùn)滑薄膜厚度、摩擦力和溫度的實(shí)時(shí)測(cè)量。本文的高壓微間隙潤(rùn)滑測(cè)試系統(tǒng)采用相對(duì)光強(qiáng)原理，其垂直方向上膜厚分辨率達(dá)到0.5nm，水平方向的分辨率可達(dá)1.0μm。利用高精度扭矩儀，對(duì)球與盤間的摩擦力進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，測(cè)量精度為0.1N。運(yùn)用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了加載、設(shè)定轉(zhuǎn)速的自動(dòng)化。該系統(tǒng)為研究高壓微間隙點(diǎn)接觸成膜特性等問(wèn)題奠定了基礎(chǔ)。 然后，在

3、進(jìn)行高壓實(shí)驗(yàn)時(shí)，選用了藍(lán)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(rùn)滑材料，在不同壓力和速度下的成膜特性。結(jié)果表明：在速度較高，膜厚較大時(shí)，實(shí)驗(yàn)測(cè)量膜厚的曲線與Hamrock-Dowson公式的理論曲線基本吻合，潤(rùn)滑處于彈流潤(rùn)滑狀態(tài)。在速度較低，膜厚較小時(shí)，用Hamrock-Dowson公式計(jì)算的膜厚值準(zhǔn)確性明顯下降，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)偏離理論曲線；高粘度和高分子量的潤(rùn)滑劑，實(shí)驗(yàn)曲線高于Hamrock-Dowson公式理論曲

4、線；而低粘度和低分子量的潤(rùn)滑劑，實(shí)驗(yàn)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(cè)溫原理，利用紅外熱像儀實(shí)現(xiàn)了對(duì)點(diǎn)接觸赫茲接觸區(qū)溫度的測(cè)量，得到點(diǎn)接觸區(qū)的溫度分布規(guī)律，并與摩擦力進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)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(shì)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(gè)滯后的關(guān)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)