在實(shí)際的潤(rùn)滑狀況下,由于摩擦副自身磨損和外部環(huán)境的影響,潤(rùn)滑油內(nèi)部不可避免的會(huì)有固體顆粒進(jìn)入,形成所謂的液-固二相流體潤(rùn)滑。固體顆粒與潤(rùn)滑油的作用、固體顆粒與摩擦副表面的作用等問(wèn)題對(duì)潤(rùn)滑性能將產(chǎn)生重要的影響,因此,展開(kāi)液-固二相潤(rùn)滑的研究具有十分重要的理論和實(shí)際意義。本文從理論利試驗(yàn)兩方面對(duì)液-固二相流體潤(rùn)滑進(jìn)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(yīng)力等流變參數(shù)的變化方程,同時(shí)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(yīng)的分析模型平和方法。通過(guò)研究表明:考慮表面粗糙度的液-固二相流體潤(rùn)滑的研究更加符合實(shí)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(yīng)力利表面彈性模草等有很大的關(guān)系。 深入劍潤(rùn)滑微觀尺度,針對(duì)多顆粒存在情況下的液-固二相流體潤(rùn)滑問(wèn)題,引入顆粒的何置、大小、顆粒間攔巨離等參數(shù),建立了潤(rùn)滑模型,并且運(yùn)用有限元法進(jìn)行求解,研究了顆粒分布對(duì)潤(rùn)滑油膜壓力利承載的影響,研究發(fā)現(xiàn)顆粒的進(jìn)入使得顆粒處的油膜壓力有了明顯的增加,顆粒分布對(duì)潤(rùn)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(duì)顆粒的動(dòng)態(tài)行為及其對(duì)液-固二相流體潤(rùn)滑的影響問(wèn)題進(jìn)行了深入的分析,研究發(fā)現(xiàn):顆粒在潤(rùn)滑區(qū)域存在三種運(yùn)動(dòng)形態(tài),即從潤(rùn)滑區(qū)域山口處逃逸、住潤(rùn)滑區(qū)域入口處回旋、從潤(rùn)滑區(qū)域入口處逃離潤(rùn)滑區(qū)域,顆粒的初始位置對(duì)顆粒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有很大的影響,摩擦副的速度利流體的粘度對(duì)顆粒在潤(rùn)滑區(qū)域的運(yùn)動(dòng)也有一定影響。 在自行研制的端面摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上設(shè)計(jì)了相應(yīng)的試驗(yàn)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。通過(guò)在潤(rùn)滑油中添加不同種類(lèi)、大小利含量的顆粒分別進(jìn)行試驗(yàn),在線測(cè)量了潤(rùn)滑過(guò)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(dòng)態(tài)行為對(duì)液-固二相流體潤(rùn)滑進(jìn)行了理論分析,并設(shè)計(jì)相應(yīng)的試驗(yàn)進(jìn)行探討,研究了顆粒行為對(duì)液-固二相流體潤(rùn)滑的影響,對(duì)促進(jìn)液-固二相流體潤(rùn)滑理論的發(fā)展和完善將起到重要作用。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2008
【中圖分類(lèi)】：TH117.2
【部分圖文】：

比如:納米級(jí)金剛石粉(UDP)、二硫化鋁粉(MoSZ)、石墨等。由上述可知，潤(rùn)滑油中“雜質(zhì)”的存在及其產(chǎn)生的影響是不爭(zhēng)的事實(shí)，潤(rùn)滑油中由于固體顆粒的存在變成了液-固二相流體潤(rùn)滑劑，形成所謂的液一固二相流體潤(rùn)滑，如圖1一1所示l2]。固體顆粒潤(rùn)滑油圖1一1液一固二相流體潤(rùn)滑示意圖研究液一固二相流體潤(rùn)滑的意義主要表現(xiàn)在以下方面:(a)為潤(rùn)滑系統(tǒng)的濾清設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)，以發(fā)動(dòng)機(jī)為例，其濾清系統(tǒng)的設(shè)計(jì)長(zhǎng)期以來(lái)一直以經(jīng)驗(yàn)為主，在現(xiàn)實(shí)中不一可能也不必要濾掉所有的固體顆粒，過(guò)細(xì)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(rùn)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(jiàn)，承載隨顆粒直徑的增加有相對(duì)較小的上升，這個(gè)上升一過(guò)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(shí)，顆粒對(duì)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(shí)，對(duì)承載的變化影響也很小。然后開(kāi)始卜降，在!/2時(shí)，達(dá)到最小，這是由于此時(shí)微凸體接觸導(dǎo)致溫度上升，使摩擦特性惡化所致。之后的承載恢復(fù)快速匕升，是由于微凸體進(jìn)一步增加接觸所致，但這時(shí)的摩擦溫度會(huì)非常高，磨損急劇上升，往往會(huì)造成摩擦副的火效，此時(shí)的承載上升已沒(méi)有實(shí)際意義。實(shí)際}_程設(shè)計(jì)中，表而粗糙度的最仕值應(yīng)取為承載即將開(kāi)始卜降處，即約l/4平均油膜厚度，此時(shí)表面的承載特性最好，對(duì)制造}_藝的要求也相對(duì)較低。同時(shí)，粒徑的最仕值應(yīng)為!一2倍的平均油膜厚度。圖2一11表達(dá)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(yīng)力本研究基于軟質(zhì)顆粒的理論，在顆粒受摩擦副擠壓時(shí)，顆粒產(chǎn)生變形直至剪切破裂，摩擦副不會(huì)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(yīng)力影響圖2一巧受彈性模量和屈服應(yīng)力影響的承載特性的溫度特性當(dāng)表面彈性模量與顆粒剪切屈服應(yīng)力量值較小時(shí)，表面粗糙度和顆粒對(duì)承載和溫度的影響較小。從 107N/mZ開(kāi)始，顆粒剪切屈服應(yīng)力的增加使承載能力有較大升高，同時(shí)溫度的升高仍然在可接受的范圍。顆粒剪切屈服應(yīng)力大于3.14x10”后，顆粒壓縮屈服應(yīng)力成為影響顆粒承載的主要因素。屈服應(yīng)力大會(huì)帶來(lái)高承載能力。但此時(shí)較大的屈服應(yīng)力會(huì)造成摩擦副表面的損傷，此時(shí)的高承載沒(méi)有實(shí)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(shí)際潤(rùn)滑系統(tǒng)中，這種硬質(zhì)顆粒也以減少和避免為應(yīng)用原則。在10’ZPa處
【參考文獻(xiàn)】

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