【摘要】：流體動壓潤滑是摩擦副的基本潤滑機制，承載量和摩擦力是其中的兩個重要參數(shù)，被用來評價潤滑性能。本課題基于面接觸潤滑膜光學測量系統(tǒng)，開發(fā)了承載量和摩擦力的測量技術，并將測量技術應用于生物潤滑液的潤滑學實驗研究。完成的主要工作包括： (1)提出了一種潤滑膜承載量測量的新方法。該方法應用光干涉技術在面接觸流體潤滑條件下測量得到膜厚-速度曲線，通過無量綱轉換，得到承載量特性曲線（無量綱承載量-收斂比）。該方法避免了不同收斂比的人工調節(jié)和流體總壓力的測量，有較高的測量效率。實測表明提出的方法可用于估算流體動壓潤滑薄膜承載能力；測量曲線同經(jīng)典理論曲線呈現(xiàn)相同的變化趨勢；更為重要的是，實驗表明承載量的大小不僅僅依賴于收斂比的大小，經(jīng)典的理論有待修正。 針對高膜厚測量中級次丟失的現(xiàn)象，采用光干涉階梯速度測量方法，實現(xiàn)了高膜厚的準確測量。 設計了摩擦力測量系統(tǒng)，提出了測量值的修正方法，以實現(xiàn)流體動壓潤滑條件下較小摩擦力的精確測量。對測得的膜厚-速度進行變換，獲得摩擦系數(shù)和收斂比的實驗測量曲線。該曲線與同經(jīng)典理論曲線呈現(xiàn)相同的變化趨勢，但同時表明無量綱的摩擦系數(shù)并不如經(jīng)典理論所預測的唯一由收斂比決定，而是受傾角及載荷等因素的影響。 (2)對水基透明質酸溶液的流體潤滑特性進行了實驗研究，發(fā)現(xiàn)透明質酸水溶液有良好的潤滑成膜特性和承載能力。在低速下，小間隙傾角對應高膜厚，這對于人工關節(jié)直徑間隙的設計有參考意義。同時通過膜厚測量證實了透明質酸水溶液具有剪切稀化特性。為評價全膜潤滑條件下透明質酸水溶液流變特性，提出了相對黏度的測量方法定量評價剪切稀化的水平。 (3)利用面接觸測量系統(tǒng)對蛋白質水溶液潤滑特性進行了實驗研究。通過光干涉圖像對蛋白質表面吸附進行了在線觀察。使用掃描電鏡、原子力顯微鏡及表面形貌儀對滑塊表面進行了分析，發(fā)現(xiàn)在流體潤滑條件下蛋白質在鋼塊表面形成兩種類型的吸附，一為連續(xù)的薄膜層，二為離散的蛋白質凝聚團簇�；诠鈱W膜厚的計算，提出了一種雙介質光干涉方法對蛋白質的吸附膜厚度進行估算，結果表明，吸附層的形成受潤滑膜剪應變率和壓力的影響，高的剪應變率和低的載荷有利于吸附膜的增長。實驗同時證實了鋼塊表面微觀腐蝕的存在。微腐蝕先在入口區(qū)發(fā)生并向出口區(qū)擴展，，該腐蝕促進吸附膜的增長，實驗表明微腐蝕的發(fā)生受速度、載荷及傾角等的影響。 對多組分仿生滑液進行了實驗研究，實驗過程中發(fā)現(xiàn)微腐蝕及蛋白質吸附層的存在，吸附層的形成具有位置選擇性。 本課題以現(xiàn)有的光干涉面接觸潤滑膜測量系統(tǒng)為基礎，開發(fā)了承載量和摩擦力的測量技術，利用改進的面接觸測量系統(tǒng)實現(xiàn)了測量；對仿生滑液潤滑特性的研究表明，該面接觸潤滑膜測量系統(tǒng)適用于生物滑液潤滑特性的實驗研究，為生物摩擦學的研究提供了一種新的手段。
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【學位授予單位】：青島理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH117.2

【參考文獻】

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本文編號：2430089