水基润滑液润滑建模及摩擦学性能研究

摘要

随着当今世界石油消耗的不断加剧，水基润滑液作为一种环境友好型润滑剂得到迅速发展，其在微型机械、生物关节、金属加工等领域具有良好的应用前景。本文首先在薄膜润滑状态下对水基润滑液的黏度变化进行了线性逼近，并在此基础上推导出了润滑方程。
　　然后在水基润滑状态下对滑块的特性进行分析。讨论了无限长滑块和有限长滑块的压力分布和承载能力随吸附层厚度、壁面黏度和入口区润滑膜厚度的变化关系。研究表明:楔形间隙所形成的润滑膜的压力和承载能力均随吸附层厚度和壁面黏度的增大而不断增大，但变化不尽相同;当入口区膜厚在某一范围内变化时，压力和承载能力均随其增大而不断增大，但是入口区膜厚大于一定值后二者基本不再随之变化。
　　最后在水基润滑状态下对径向滑动轴承的特性进行分析。分别讨论了吸附层厚度、壁面黏度、偏心率和宽径比对径向滑动轴承的润滑膜压力分布、承载能力和偏位角的影响。结果表明:径向滑动轴承的润滑膜压力均随吸附层厚度、壁面黏度和偏心率增大不断增大;对于有限长径向滑动轴承，压力随着宽径比增加而不断增大。当偏心率和宽径比较小时，径向滑动轴承的承载能力随吸附层厚度和壁面黏度的变化较小，随着偏心率和宽径比逐渐增大，承载能力的变化越来越明显;承载能力随偏心率和宽径比增加亦不断增大。径向滑动轴承的偏位角随偏心率增加而减小;当偏心率较小时偏位角基本不随吸附层厚度和壁面黏度变化而变化，随着偏心率不断增大，偏位角均随二者的增加而不断减小;有限长径向滑动轴承的偏位角随宽径比的变化甚微。
　　本文在薄膜润滑状态下，对水基润滑的滑块和径向滑动轴承的特性进行了分析，为水基润滑液的应用奠定了坚实的理论基础。

目录

声明

致谢

摘要

1．1 研究背景

1．2 水基润滑的研究现状

1．2．1 水基润滑液添加剂的研究

1．2．2 水基润滑的计算研究

1．2．3 水基润滑材料的研究

1．3 水基润滑液的润滑理论概述

1．3．1 润滑状态的划分

1．3．2 水基润滑液的润滑状态

1．4 本文主要研究内容

2 润滑方程的推导及其解法

2．1 黏度的修正

2．2 润滑方程的推导

2．3 基于多重网格算法的方程解法

2．3．1 方程的离散方法

2．3．2 多重网格算法

2．4 本章小结

3 水基润滑状态下滑块特性分析

3．1 无限长滑块

3．1．1 基本方程

3．1．2 基本方程的无量纲化

3．1．3 无量纲方程的离散

3．1．4 压力分布特性分析

3．1．5 承载能力特性分析

3．2 有限长滑块

3．2．1 基本方程

3．2．2 基本方程的无量纲化

3．2．3 无量纲化方程的离散

3．2．4 压力分布特性分析

3．2．5 承载能力特性分析

3．3 本章小结

4 水基润滑状态下径向滑动轴承特性分析

4．1 无限长径向滑动轴承

4．1．1 基本方程

4．1．2 基本方程的无量纲化

4．1．3 无量纲方程的离散

4．1．4 压力分布特性分析

4．1．5 承载能力特性分析

4．1．6 偏位角特性分析

4．2 有限长径向滑动轴承

4．2．1 基本方程

4．2．2 基本方程的无量纲化

4．2．3 无量纲方程的离散

4．2．4 压力分布特性分析

4．2．5 承载能力特性分析

4．2．6 偏位角特性分析

4．3 计算结果的正确性验证

4．4 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

附录

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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