Page 57 - 《摩擦学学报》2021年第1期

54 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

27 18
Real film thickness ratio Real film thickness ratio R q =0.07 μm
24 R q =0.05 μm 15 R q =0.05 μm R q =0.09 μm
R q =0.07 μm
21
Film thickness ratio 18 Film thickness ratio 12
R q =0.09 μm
15
9
12
6 9 6
3
3
0 0
2 5 8 11 14 10 20 30 40 50
u/(m/s) w/N
(a) Comparison of nominal and real film (b) Comparison of nominal and real film
thickness ratio under different speed thickness ratio under different load

Fig. 9 Comparison of nominal and real film thickness ratio under different working condition
图 9 不同工况下名义膜厚比与真实膜厚比的对比

化；从频域角度看，总体上幅值缩减与波长呈正相关
6
关系，波长大于0.05倍赫兹接触半宽的分量幅值减小
5 R q =0.05 μm 明显，短波长成分则几乎不发生幅值缩减.
Film thickness ratio 4 3 R q =0.09 μm 而减小. 最大压力最终稳定在1.15~1.20之间，而最小
R q =0.07 μm
b. 无量纲最大压力和最小膜厚随着载荷的增大

体接触，进入混合润滑状态；表面粗糙度对最大压
2 膜厚则随着载荷增大逐渐减小，直至接触界面发生实
力的影响较小，对油膜厚度的影响较大，当载荷较小
1
10 20 30 40 50 (P <560 MPa)时，粗糙度增加对油膜厚度的削弱非常
w/N H

显著.
Fig. 10 Influence of load on real film thickness ratio
图 10 载荷对真实膜厚比(Λ real )的影响 c. 无量纲最大压力和最小膜厚随相对运动速度
的增大而增大. 速度越大，不同粗糙度表面间的最大
比呈现出先增大后减小的变化趋势，在20~30 N处达 压力越接近，粗糙度的影响越小；最小膜厚与速度间
到最大值. 产生这一现象的原因是，载荷增大对弹流 呈现线性关系，且在不同速度下，由于粗糙度产生的
润滑界面的影响分为两方面：一方面，载荷增大必然 最小膜厚差值也基本一致.
导致润滑油膜的厚度减小，最小膜厚也相应降低；另 d. 无量纲最大压力和最小膜厚与滑滚比呈负相
一方面，载荷增大也导致接触区油膜压力升高，界面 关关系. 在计算的工况范围内，最小膜厚随滑滚比上
弹性变形加剧，表面的微凸体更加平坦化，这一效应 升线性减小.
最终使接触区内的表面粗糙度R 值下降. 这两种效应 e. 真实膜厚比在不同工况下均小于传统方法计
q
分别作用于膜厚比公式的分子和分母，产生了竞争作 算出的名义膜厚比；载荷增大产生油膜厚度减小和表

用. 因此，在载荷从10 N(P =390 MPa)增大到25 N(P = 面粗糙度减小两种效应的相互竞争，导致膜厚比随载
H
H
530 MPa)的过程中，表面平坦化效应占主导地位，超 荷增大呈先增大后减小趋势，并在最大赫兹压力530 MPa
过了膜厚减小的贡献，膜厚比略微上升，并在25 N左 附近达到最大值.
右达到峰值，随后，载荷继续增大，表面平坦化效应的
参 考 文 献
趋势放缓，而油膜厚度继续减小，膜厚比也随之减小.
[ 1 ] Wen Shizhu, Yang Peiran. Elastohydrodynamic lubrication:
3 结论 Academic monographs of Tsinghua University[M]. Tsinghua
University Press, 1992(in Chinese) [温诗铸, 杨沛然. 弹性流体动力
a. 由于表面微凸体的影响，相比理想光滑表面，
润滑: 清华大学学术专著[M]. 北京: 清华大学出版社, 1992].
粗糙表面在弹流接触区的最大接触压力更大，最小膜 [ 2 ] Yang P R, Wen S Z. A forward iterative numerical method for
厚值更小，压力和膜厚极值出现的位置也发生了变 steady-state elastohydronamically lubricated line contacts[J].