發(fā)布時(shí)間：2020-08-13 12:16

【摘要】： 在薄膜潤(rùn)滑狀態(tài)下,潤(rùn)滑劑有著獨(dú)特的特點(diǎn)和規(guī)律。在靠近金屬表面的區(qū)域,潤(rùn)滑劑的有效粘度異常高于體相粘度,宏觀流體的特性明顯改變。國(guó)內(nèi)外研究證明:在固體和液體的界面處存在雙電層現(xiàn)象,雙電層對(duì)薄膜潤(rùn)滑有影響主要是因?yàn)橐l(fā)了電粘度效應(yīng)。電粘度效應(yīng)使流體的等效粘度增加,對(duì)油膜厚度、摩擦系數(shù)等均有影響。目前國(guó)內(nèi)外在研究雙電層對(duì)薄膜潤(rùn)滑的影響時(shí),一般均假設(shè)潤(rùn)滑劑為牛頓流體。實(shí)際上,在薄膜潤(rùn)滑狀態(tài)下,潤(rùn)滑劑多為非牛頓流體,因此采用非牛頓流變模型進(jìn)行研究十分必要。 本文在薄膜潤(rùn)滑中,分別基于牛頓流變模型和非牛頓流變模型數(shù)值分析雙電層對(duì)潤(rùn)滑狀態(tài)參數(shù)的影響。研究主要包括: 1.確定雙電層中電荷密度、雙電層厚度、雙電層電勢(shì)等參數(shù);分析雙電層產(chǎn)生的流動(dòng)電場(chǎng);建立雙電層引起的電粘度數(shù)學(xué)模型。 2.分別基于牛頓流變模型和理想粘塑性流變模型編制了考慮雙電層效應(yīng)線接觸潤(rùn)滑的計(jì)算軟件。數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明:雙電層效應(yīng)使油膜厚明顯增加,對(duì)壓力分布影響不大。膜厚較薄并且界面處的剪應(yīng)力超出極限剪應(yīng)力時(shí),用考慮雙電層效應(yīng)的理想粘塑性模型研究線接觸潤(rùn)滑更為合理。 3.編制了基于牛頓流變模型考慮雙電層效應(yīng)面接觸薄膜潤(rùn)滑的計(jì)算軟件。數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明:雙電層效應(yīng)使油膜壓力分布、承載能力和摩擦系數(shù)均有所增加;雙電層電勢(shì)越大,其對(duì)潤(rùn)滑性能的影響越明顯。 4.建立了考慮雙電層效應(yīng)和壁面效應(yīng)的粘度修正模型,編制軟件進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。結(jié)果表明:雙電層效應(yīng)使油膜的壓力分布、承載能力和摩擦系數(shù)均有明顯增加。膜厚較薄并且吸附層厚度相對(duì)于整個(gè)油膜不可忽略時(shí),用考慮雙電層效應(yīng)的等效粘度修正模型研究面接觸薄膜潤(rùn)滑更為合理。 本文的研究對(duì)薄膜潤(rùn)滑的理論研究和實(shí)際工程計(jì)算有一定的指導(dǎo)意義。
【學(xué)位授予單位】：山東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：TH117.2
【圖文】：

圖1.2固液體系電荷分布固體和液體接觸時(shí)，固體表面普遍存在荷電現(xiàn)象，它導(dǎo)致了固/液界面的液體一側(cè)帶著相反電荷，如圖1.2所示。固體表面在溶液中荷電后，靜電引力會(huì)吸引該溶液中帶相反電荷的離子。它向固體表面靠攏而聚集在距離二相界面一定距離的溶液一側(cè)界面區(qū)內(nèi)，以補(bǔ)償其電荷平衡。若固體表面的電荷為Qs，液相界面區(qū)的電荷為g，它們的普遍關(guān)系是g+g二o，于是構(gòu)成了所謂雙電層。在溶液中被靜電吸引力集聚的帶相反電荷的離子稱為反(號(hào))離子睜’“]。固，液界面圖1.3雙電層Stern模型結(jié)構(gòu)示意圖圖1.3所示為雙電層的典型結(jié)構(gòu)。強(qiáng)烈吸附于固體表面的離子層不具有流動(dòng)性，稱作緊密層，也稱作Stern層。由于靜電吸附作用

液界面圖1.3雙電層Stern模型結(jié)構(gòu)示意圖圖1.3所示為雙電層的典型結(jié)構(gòu)。強(qiáng)烈吸附于固體表面的離子層不具有流動(dòng)性，稱作緊密層，也稱作Stern層。由于靜電吸附作用，靠近固體表面的反離子濃度高于較遠(yuǎn)處體相液體中的反離子濃度。然而，由于靜電排斥作用，靠近固體表面附近的同號(hào)離子濃度低于較遠(yuǎn)處體相液體中的同號(hào)離子濃度。所以，

圖1.4流體潤(rùn)滑中的雙電層物理模型通常在潤(rùn)滑區(qū)中存在兩個(gè)固/液界面，則相應(yīng)存在兩個(gè)相同的雙電層結(jié)構(gòu)，如圖1.4所示。根據(jù)雙電層理論，當(dāng)兩個(gè)雙電層相互接近時(shí)，兩雙電層產(chǎn)生疊加，并且兩雙電層間存在相互作用力。一般情況下兩個(gè)相同的雙電層(即兩雙電層界面處的固體一方呈現(xiàn)相同的電性)之間的作用力表現(xiàn)為電斥力。白少先11’]等推導(dǎo)出了雙電層間作用力的數(shù)學(xué)模型，并得出結(jié)論:無(wú)外電場(chǎng)作用下隨著雙電層間距離的增加，雙電層間的作用力迅速減小。雙電層間的作用力只在很小的距離內(nèi)存在，而且雙電層間的作用力遠(yuǎn)比一般潤(rùn)滑區(qū)中的壓力小幾個(gè)數(shù)量級(jí)，所以在摩擦副和潤(rùn)滑劑界面處形成的兩個(gè)雙電層間的相互作用力完全可以忽略。1.3雙電層電粘度效應(yīng)如圖1.5所示，當(dāng)流體在外力作用下產(chǎn)生流動(dòng)時(shí)，擴(kuò)散層中的離子會(huì)隨之沿流動(dòng)方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

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本文編號(hào)：2791984