Page 47 - 《摩擦学学报》2020年第5期
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602                                     摩   擦   学   学   报                                 第 40 卷

                                 [3]
            作条件的限制，航天系统 中润滑剂的供给也要求限量.                          理测量润滑油膜厚度. 测量原理如图1所示，由旋转玻
                长期以来，国内外学者对有限量供油条件下的润                          璃盘和静止滑块组成固定夹角为α的楔形间隙. 其中，
                                            [4]
            滑特性进行了系列研究. Wedeven等 通过光弹流试                        玻璃盘表面镀有底层铬和工作表面二氧化硅双层膜
            验发现，限量供油导致入口乏油，指出油膜厚度随着                            系统(记为Cr+SiO )，以提供较好的图像对比度. 同时，
                                                                              2
                                                [5]
            乏油程度增加而降低. Hamrock和Dowson 定义了入                     玻璃盘工作表面的二氧化硅膜具有亲油性. 将疏油涂
            口乏油距离，给出了乏油润滑的数值解法，而Nogi等                    [6]   层局部地涂覆到玻璃盘表面，得到中间亲油两侧疏油
                     [7]
            和Wijnant 对乏油模型的完善促进了人们对乏油润滑                        的条状润湿表面. 在限量供油条件下，改变速度和载
                              [8]
                                           [9]
            的认识. Kingsbury等 和Guangten等 的试验表明，即                 荷，测量不同条状润湿表面的成膜性能.
            使在极度乏油条件下，总存在几十纳米厚的有效润滑
            油膜. Ebner等 的研究表明，少量润滑油即可满足高                            Adjustment bolt     Load
                        [10]
            载条件下的弹流润滑. 限量供油条件下，Pemberton等               [11]
            通过试验探究了润滑油在接触区内部的回流机制，并
                                                [12]
            给出了乏油润滑油池的典型分布. Chiu等 提出的弹
                                                                                   Slider
                                                                  Lubricant
            流乏油模型能够预测乏油程度较低时的润滑油回流
                               [13]
            及分布. Van Zoelen等 通过建立的乏油模型，考察了                           Inlet                   h 0  Outlet
                                            [14]
            接触区压力对侧泄量的影响. Guo等 在限量供油条                              Cr+SiO 2              Glass disc
                                                                                                   U d
            件下，对微型滑块的润滑特性进行了理论及试验探
            究，指出入口非连续油膜区有承载作用. 臧淑燕等                     [15]     Incident light  Coherent light
            研究了表面润湿性对面接触微量润滑的影响，指出低                                   Fig. 1  Schematic illustration of the optical
                                                                              slider-bearing test rig
            表面能表面在有限供油时能够形成较高膜厚. 王茜
                                                                        图 1  光干涉法测量油膜厚度原理图
              [16]
            等 基于荧光技术，研究了表面润湿性对面接触润滑
            供油的影响，指出离散分布的微液滴有利于润滑剂的                                试验过程中，通过干涉条纹数量来确定楔形间隙
            回流和润滑油膜的形成. 王权岱等 的研究表明，在                           大小. 干涉条纹数与微型滑块倾角的关系如公式(1)所示.
                                           [17]
            流体动压润滑状态下，疏水表面相比于亲水表面，摩                                                   λN
                                                                                  α =                     (1)
            擦系数减少. 在限量供油条件下，避免润滑失效的关                                                  2nB
            键在于润滑轨道的自集油作用能否克服接触副对润                             式中：α—微型滑块倾角；λ—入射光波长，nm；N—干
            滑油的机械分离作用. 从限量供油出发，研究人员提                           涉条纹数；n—润滑介质的折射率；B—滑块宽度，mm.
            出不同策略来增加润滑油的回流效果，以维持入口区                            1.2    试验材料和试验条件
                                      [18]
            润滑油的有效供给. 栗心明等 研究了非平衡界面张                               试验所用的微型滑块规格为4 mm×4 mm的钢块，
                                                  [19]
            力作用对润滑剂分布的有效调控. 刘成龙等 研究了                           表面粗糙度R =10 nm；玻璃盘材料为BK7，R = 4 nm，
                                                                           a
                                                                                                      a
            限量供油条件下自集油表面对润滑的影响，自集油表                            直径100 mm, 厚度15 mm. 钢块和玻璃盘之间固定倾
                                                                          −4
            面相比于普通润滑表面，可以明显增加膜厚，降低摩                            角为5.64×10  (1:1 770)；玻璃盘速度范围为1~70 mm/s；
            擦系数与磨损率. Huang等        [20-21] 通过外加恰当磁场的方          载荷为4 N. 润滑油分别为PAO4、PAO8和PEG200. 试
            式对磁流体进行限定和控制，提高了润滑膜的承载能                            验中玻璃盘的轨道半径均为23 mm，供油量分别为
                        [22]
            力. Tomoko等 利用表面织构抑制润滑剂的外泄(机                        0.5、1.0和1.5 μL. 润滑油分布均匀后再测量润滑油的
            械分离)，增加弹流膜厚.                                       膜厚(润滑油的均布过程). 试验过程中保持室温为22 ±
                本文作者通过疏油涂层方式制备了一种条状润                           0.5 ℃，相对湿度为RH 20%±10 %.
            湿表面，利用面接触微型滑块油膜测量系统，在限量                            1.3    条状润湿表面的制备及表征
            供油条件下，探究了条状润湿表面对限量供油润滑行                                采用商业防指纹油(Anti-fingerprint oil, 以下简称
            为的影响.                                              AF)对玻璃盘表面进行环状涂层修饰，得到中间亲油
                                                               (SiO )两侧疏油(AF)的表面(简称ASA表面)，如图2所
            1    试验装置与试验条件                                         2
                                                               示. AF表面与SiO 表面对油的浸润性差别明显，对试
                                                                              2
            1.1    测量系统                                        验所用润滑油的接触角差别大. 表1中列出了试验中
                面接触微型滑块油膜测量系统 利用光干涉原                           不同润滑油的黏度以及在AF表面和SiO 原始表面上
                                            [23]
                                                                                                  2
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