在實際的潤滑狀況下,由于摩擦副自身磨損和外部環(huán)境的影響,潤滑油內(nèi)部不可避免的會有固體顆粒進入,形成所謂的液-固二相流體潤滑。固體顆粒與潤滑油的作用、固體顆粒與摩擦副表面的作用等問題對潤滑性能將產(chǎn)生重要的影響,因此,展開液-固二相潤滑的研究具有十分重要的理論和實際意義。本文從理論利試驗兩方面對液-固二相流體潤滑進行了研究。 結(jié)合了考慮流變特性的雷諾方程、液-固二相流體的粘度、密度及油膜極限剪應力等流變參數(shù)的變化方程,同時引入顆粒承載和微凸體承載并考慮表面粗糙度的影響,建立了相應的分析模型平和方法。通過研究表明:考慮表面粗糙度的液-固二相流體潤滑的研究更加符合實際,微凸體的顆粒以及流體的承載與平均油膜厚度、顆粒濃度、顆粒直徑、顆粒屈服應力利表面彈性模草等有很大的關(guān)系。 深入劍潤滑微觀尺度,針對多顆粒存在情況下的液-固二相流體潤滑問題,引入顆粒的何置、大小、顆粒間攔巨離等參數(shù),建立了潤滑模型,并且運用有限元法進行求解,研究了顆粒分布對潤滑油膜壓力利承載的影響,研究發(fā)現(xiàn)顆粒的進入使得顆粒處的油膜壓力有了明顯的增加,顆粒分布對潤滑油膜壓力分布和油膜承載有明顯的影響。 基于歐拉-拉格朗日模型,針對顆粒的動態(tài)行為及其對液-固二相流體潤滑的影響問題進行了深入的分析,研究發(fā)現(xiàn):顆粒在潤滑區(qū)域存在三種運動形態(tài),即從潤滑區(qū)域山口處逃逸、住潤滑區(qū)域入口處回旋、從潤滑區(qū)域入口處逃離潤滑區(qū)域,顆粒的初始位置對顆粒的運動狀態(tài)有很大的影響,摩擦副的速度利流體的粘度對顆粒在潤滑區(qū)域的運動也有一定影響。 在自行研制的端面摩擦磨損試驗機上設(shè)計了相應的試驗進行了試驗研究。通過在潤滑油中添加不同種類、大小利含量的顆粒分別進行試驗,在線測量了潤滑過程中摩擦系數(shù)和溫度的變化情況。 綜上,論文分別從顆粒的靜態(tài)行為和動態(tài)行為對液-固二相流體潤滑進行了理論分析,并設(shè)計相應的試驗進行探討,研究了顆粒行為對液-固二相流體潤滑的影響,對促進液-固二相流體潤滑理論的發(fā)展和完善將起到重要作用。
【學位單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2008
【中圖分類】：TH117.2
【部分圖文】：

比如:納米級金剛石粉(UDP)、二硫化鋁粉(MoSZ)、石墨等。由上述可知，潤滑油中“雜質(zhì)”的存在及其產(chǎn)生的影響是不爭的事實，潤滑油中由于固體顆粒的存在變成了液-固二相流體潤滑劑，形成所謂的液一固二相流體潤滑，如圖1一1所示l2]。固體顆粒潤滑油圖1一1液一固二相流體潤滑示意圖研究液一固二相流體潤滑的意義主要表現(xiàn)在以下方面:(a)為潤滑系統(tǒng)的濾清設(shè)計提供理論指導，以發(fā)動機為例，其濾清系統(tǒng)的設(shè)計長期以來一直以經(jīng)驗為主，在現(xiàn)實中不一可能也不必要濾掉所有的固體顆粒，過細的濾清不僅大幅度增加成本及能耗，而且也不必要。(b)為

第一章考慮表面粗糙度的液一lrtl一相流體潤滑分析均方根值和顆粒直徑的綜合作用，其中顆粒的重量濃度取為5佑，油膜厚度取為3.5林m。由圖2一10可見，承載隨顆粒直徑的增加有相對較小的上升，這個上升一過程集中在最小膜厚等于粒徑‘。最人膜厚等于粒徑的平均油膜厚度值之間。顆粒直徑小于最小膜厚及人于最人膜厚時，顆粒對承載的變化影響很小。粗糙度均方根值在小于l/4平均油膜厚度時，對承載的變化影響也很小。然后開始卜降，在!/2時，達到最小，這是由于此時微凸體接觸導致溫度上升，使摩擦特性惡化所致。之后的承載恢復快速匕升，是由于微凸體進一步增加接觸所致，但這時的摩擦溫度會非常高，磨損急劇上升，往往會造成摩擦副的火效，此時的承載上升已沒有實際意義。實際}_程設(shè)計中，表而粗糙度的最仕值應取為承載即將開始卜降處，即約l/4平均油膜厚度，此時表面的承載特性最好，對制造}_藝的要求也相對較低。同時，粒徑的最仕值應為!一2倍的平均油膜厚度。圖2一11表達了摩擦溫度隨顆粒直徑的變化較小，主要隨粗糙度均方根值的升高而升高。

尸、側(cè)繃\d.落喝粗糙度/仰濃度/%圖2一12隨粗糙度和顆粒濃度變化圖2一13隨粗糙度和顆粒濃度變化的承載特性的溫度特性2.4.7表面彈性模量與顆粒剪切屈服應力本研究基于軟質(zhì)顆粒的理論，在顆粒受摩擦副擠壓時，顆粒產(chǎn)生變形直至剪切破裂，摩擦副不會在與顆粒的接觸中形成破壞。尸、側(cè)明\d.堪湯kp，《N角1勺E/Pakp/(靦與E/Pa圖2一14受彈性模量和屈服應力影響圖2一巧受彈性模量和屈服應力影響的承載特性的溫度特性當表面彈性模量與顆粒剪切屈服應力量值較小時，表面粗糙度和顆粒對承載和溫度的影響較小。從 107N/mZ開始，顆粒剪切屈服應力的增加使承載能力有較大升高，同時溫度的升高仍然在可接受的范圍。顆粒剪切屈服應力大于3.14x10”后，顆粒壓縮屈服應力成為影響顆粒承載的主要因素。屈服應力大會帶來高承載能力。但此時較大的屈服應力會造成摩擦副表面的損傷，此時的高承載沒有實際意義，也不符合軟質(zhì)顆粒的理論，不適用于本文模型。在實際潤滑系統(tǒng)中，這種硬質(zhì)顆粒也以減少和避免為應用原則。在10’ZPa處
【參考文獻】

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1 王偉,劉焜,丁曙光;活塞環(huán)-缸套動態(tài)摩擦力測量系統(tǒng)設(shè)計[J];合肥工業(yè)大學學報(自然科學版);2004年01期

2 劉焜,王超,汪俊;液固二相流體潤滑狀態(tài)下表面形貌特性的變化[J];安徽工業(yè)大學學報;2002年03期

3 王艷輝,臧建兵!066004,王明智!066004;納米金剛石在摩擦副界面的減摩耐磨機理探討[J];金剛石與磨料磨具工程;2001年04期

4 沈明武,雒建斌,溫詩鑄;金剛石納米顆粒對薄膜潤滑性能的影響[J];機械工程學報;2001年01期

5 宋寶玉,曲建俊,姜立標,王熙寧,齊毓霖;含納米金剛石微粒潤滑劑抗接觸疲勞性能的研究[J];機械工程學報;2004年09期

6 宋寶玉,曲建俊,張鋒,殷玉龍,齊毓霖;含碳納米管二相流體潤滑劑對鋼-鋼接觸疲勞性能的影響[J];摩擦學學報;2003年06期

7 張家璽,劉琨,胡獻國;納米金剛石顆粒對發(fā)動機潤滑油摩擦學特性的影響[J];摩擦學學報;2002年01期

8 胡澤善,王立光,黃令,賴容,陳志莉,陳國需,董浚修;納米硼酸銅顆粒的制備及其用作潤滑油添加劑的摩擦學性能[J];摩擦學學報;2000年04期

9 曲建俊,宋寶玉,齊毓霖;含超細顆粒固液二相流對PSZ陶瓷與鋼摩擦磨損特性的影響[J];潤滑與密封;2000年06期

10 張鋒;宋寶玉;曲建俊;王黎欽;;納米添加劑在潤滑劑中的應用現(xiàn)狀[J];潤滑與密封;2006年07期

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