Page 99 - 《摩擦学学报》2021年第5期

688 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

1.3 8
u r =12 m/s, no TD u r =12 m/s
u r =12 m/s, with TD u r =15 m/s
1.1 u r =15 m/s, no TD 6 u r =18 m/s
u r =15 m/s, with TD
u r =18 m/s, no TD
h/μm 0.9 u r =18 m/s, with TD g c /nm 4

0.7 2

0.5 0
−1.5 −1.0 −0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 −1.5 −1.0 −0.5 0.0 0.5 1.0 1.5
x/a x/a
(a) Film thickness (b) Composite thermal deformation

Fig. 8 Film thickness and composite thermal deformation at varied entrainment velocity
图 8 不同卷吸速度下的油膜厚度和综合热变形

1.3 15
s=0.1, no TD s =0.1
s=0.1, with TD 12 s =0.3
1.1 s=0.3, no TD s =0.5
s=0.3, with TD
s=0.5, no TD 9
h/μm 0.9 s=0.5, with TD g c /nm
6
0.7
3
0.5 0
−1.5 −1.0 −0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 −1.5 −1.0 −0.5 0.0 0.5 1.0 1.5
x/a x/a
(a) Film thickness (b) Composite thermal deformation

Fig. 9 Film thickness and composite thermal deformation at varied slide-roll ratio
图 9 不同滑滚比下的油膜厚度和综合热变形

4.3 滑滚比的影响 润滑模型，对比研究了有无热变形的高速点接触热弹
图9给出了不考虑和考虑热变形时，滑滚比对油 流润滑性能. 为此，提出了用于快速计算表面热变形
膜厚度和综合热变形的影响. 由图9(a)可以看出，最小 的ITD法，同时利用有限元法和离散累加法验证了该
膜厚随着滑滚比的增大而减小，这是由于滑滚比增大 方法的有效性，此外，还进行了中心油膜厚度测量试
时，润滑油的剪切热效应和剪切稀化效应同时增强， 验，验证了考虑热变形的正确性. 得到的主要结论如下：
使润滑剂黏度减小，从而导致最小膜厚降低，Wang等 [21] a. 新提出的ITD法可准确快速地计算表面热变形.
也发现了这一现象. 此外，考虑热变形后，中心膜厚和 b. 考虑热变形后，油膜厚度降低，膜厚曲线向油
最小膜厚均减小，三种滑滚比下中心膜厚减小的百分 膜出口倾斜.
比分别为1.31%、1.50%和2.03%，最小膜厚减小的百分 c. 较大的载荷、滑滚比以及较小的卷吸速度，会
比分别为1.46%、2.01%和2.71%. 考虑热变形后，滑滚 导致邻近出口处较大的热变形.
比越大，膜厚曲线向出口位置倾斜越严重，这可从滑 d. 考虑热变形情况下的中心膜厚与试验结果十
滚比对表面综合热变形的影响规律得到解释. 由图 分接近，说明在高速点接触非牛顿热弹流润滑分析中

9(b)可知，热变形主要发生在接触中心右侧，且滑滚比 有必要考虑热变形的影响.
越大，热变形越大，自然导致较大滑滚比下的膜厚曲 参 考 文 献
线向出口倾斜越严重.

[ 1 ] Lee R T, Hsu C H, Kuo Wenfeng. Multilevel solution for thermal
5 结论 elastohydrodynamic lubrication of rolling/sliding circular
contacts[J]. Tribology International, 1995, 28(8): 541–552. doi: 10.
建立了计入热变形的高速点接触非牛顿热弹流 1016/0301-679X(96)85542-3.