Page 18 - 《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 15

(a)

(b)

ξ = −1.0 ξ = −0.6 ξ = −0.2 ξ = 0 ξ = 0.2 ξ = 0.6 ξ = 1.0

Fig. 7 Comparisons of interferograms under different viscosities and SRRs, 10 μl, (a) PAO4, u e = 488 mm/s;
(b) PAO40, u e = 8 mm/s
图 7 采用不同黏度润滑油在不同滑滚比时的油膜干涉图比较，10 μl, (a) PAO4, u e = 488 mm/s;
(b) PAO40, u e = 8 mm/s

依据式(3)可得出t /t 与滑滚比ζ的变化规律. 如图8 4 结论
d b
所示，随着滑滚比从−1.0变化到1.0，t /t 大幅度衰减.
d b
a. 恒定滑滚比条件下，随着卷吸速度增加接触区
在各滑滚比下t 始终大于t ，两者最大比值为16.2.
d
b
润滑状态从边界润滑向弹流润滑转化. 供油量较少时
t /t 反映了式(2)中两项对总回填量的作用. 显然，钢球
d b
乏油程度较大，摩擦力呈现出先减小再增大的趋势；
的高频回转对回填量的作用较弱. 因而，对于恒定的
较大供油量可降低乏油程度，摩擦力随速度增加趋向
卷吸速度，u > u (滑滚比为负值)可促进回填量得到
b
d
于定值. 非接触回填机制是决定入口区供油及接触区
较大程度提升，使图4和图7中的入口距离增大和乏油
润滑状态的主要原因.
宽度减小.
b. 恒定卷吸速度下，随滑滚比从负值向正值变化

18 入口距离减小、乏油宽度增大. 滑滚比为负值时具有
较长的润滑剂回填时间，有利于接触区两侧油膜的
建立.
12
c. 完全乏油状态下，基于毛细力的局部回填机制
t d /t b
发挥重要作用，有助于接触区两侧油层的形成和局部
6
动压油膜的建立.
参 考 文 献
0
−1.0 −0.5 0.0 0.5 1.0 [ 1 ] Hamrock B J, Dowson D. Isothermal elastohydrodynamic lubri-
ξ
cation of point contacts, part 3-fully flooded results[J]. ASME
Fig. 8 Variations of t d /t b with sliding-rolling-ratios
Journal of Lubrication Technology, 1977, 99: 264–276. doi: 10.1115/
图 8 t d /t b 随滑滚比的变化
1.3453074.

[ 2 ] Liang H, Guo D, Luo J B. Experimental investigation of lubrication
3.4 完全乏油状态下润滑剂回填机理
film starvation of polyalphaolefin oil at high speeds[J]. Triboloy
图4(a)中，在供油量为5 μL的条件下入口乏油边
Letters, 2014, 56(3): 491–500. doi: 10.1007/s11249-014-0426-9.
界与接触区边界交叉，可视为完全乏油状态. 在完全 [ 3 ] Cann P M. Thin-film grease lubrication[J]. Proceedings of the
乏油状态下，非接触回填的作用被削弱. 但接触副两 IMechE, Part J: Journal of Engineering Tribology, 1999, 213(5):
侧微间隙内毛细力诱发润滑剂瞬时回填作用不可忽 405–416. doi: 10.1243/1350650991542776.
略，该回填机制称为接触回填 [15-16] . 如图6(a)和图6(c) [ 4 ] Wedeven L, Evans D, Cameron A. Optical analysis of ball bearing
所示，接触区两侧存在明显的油池，该油池由毛细力 starvation[J]. ASME Journal of Tribology, 1971, 93: 349–363.
[ 5 ] Chevalier F, Lubrecht A A, Cann P M, et al. Film thickness in
作用下润滑剂回填和接触副表面挤压作用形成. 两侧
starved EHL point contacts[J]. ASME Journal of Tribology, 1998,
油池的形成有利于接触区两侧局部动压油膜的建立，
120(1): 126–133. doi: 10.1115/1.2834175.
是接触区两侧油膜高于接触区中央区域油膜的主要
[ 6 ] Damiens B, Venner C H, Cann P M, et al. Starved lubrication of
原因. 这种局部回填机制在严重乏油(如干涸润滑)下 elliptical EHD contacts[J]. ASME Journal of Tribology, 2004,
发挥重要作用. 126(1): 105–111. doi: 10.1115/1.1631020.