Page 16 - 《摩擦学学报》2021年第1期

第 1 期 江楠, 等: 滑滚条件下定量润滑状态与润滑剂回填效应试验观察 13

5 µl
A A

l 2
10 µl

ξ = −1.0 ξ = −1.0 ξ = −0.2 ξ = 0 ξ = 0.2 ξ = 0.6 ξ = 1.0
(a) Interferograms
0.6 0.36
D
S

D 0.5 0.24 S

0.4 0.12
−0.8 −0.4 0.0 0.4 0.8
ξ
(b) Inlet distance and starvation width

Fig. 4 Influence of sliding-rolling-ratio on films, PAO10, u e = 128 mm/s
图 4 滑滚比对润滑油膜的影响，PAO10，u e = 128 mm/s

线，可见随着滑滚比从−1.0变化到1.0，乏油宽度D基 触区内油膜变化不大，但入口距离S的减小反映了入
本呈现出线性增加. 从图5的油膜外形上同样可看出 口区供油状态变差，这与供油量为5 μL的观察类似.
正滑滚比下的乏油宽度较大. 显然，D的数值越大，入
3 机理分析
口供油状态越差、乏油程度越严重.
在供油量为10 μL的条件下，由图4(a)可见入口乏 3.1 供油量和速度对润滑状态的影响机理
油边界未到达接触区边界，接触区内油膜无明显变 由上述试验观察显示在定量供油条件下，取决于
化，乏油程度明显减弱. 但随着滑滚比从−1.0变化到 供油量、速度及滑滚比的大小，接触区入口供油状态、
1.0，乏油边界与接触区边界的距离越来越小. 图4(b) 乏油程度和接触区润滑状态呈现出不同变化趋势. 在
定量给出了无量纲乏油距离S = l /a随滑滚比的变化 本质上，入口区油量及分布形态决定了接触区油膜厚
1
趋势，可明显看出S随滑滚比增加而逐渐下降. 尽管接 度及局部分布. 试验过程中，钢球的滚动将玻璃盘表
面上的润滑剂挤压到滚道两侧，接触区入口油量由玻
150 璃盘与钢球表面粘附油层与滚道两侧润滑剂回填量
ξ = −1.0
ξ = 0 共同决定，可用下式表示为
ξ = 1.0
(1)
h inlet =h d +h b +h rep
h/nm 100 式中：h inlet 为入口油量；h 和h 分别为玻璃盘和钢球表
b
d
面粘附油层厚度，其定义如图6所示；h 为滚道两侧
rep
润滑剂的回填量. 图6(d)示意了滚道两侧润滑剂的回
填机制，其本质是在表面张力作用下润滑剂向滚道回
50
−120 −80 −40 0 40 80 120 流，由于该回填机制在接触副两表面非接触时间内发
x/µm [15-16]
挥作用，称为非接触回填 . h 即为非接触回填量，
rep
Fig. 5 Film profiles under starvation, PAO10, 5 μL, [17]
可用式(2)表示 .
u e = 128 mm/s
图 5 乏油条件下接触区油膜外形，PAO10，5 μL， h rep = k d γC d + k b γC b (2)
u e = 128 mm/s 2ηu d 2ηu b