大学课件之摩擦学-部分膜弹流润滑

SKLTStateKeylaboratoryofTribologyTHU第十七章部分膜弹流润滑第十七章部分膜弹流润滑SKLTStateKeylaboratoryofTribologyTHU第十七章部分膜弹流润滑主要内容§17-1概要§17-2Christensen随机模型§17-3平均流量模型§17-4部分膜弹流润滑的特性§17-5微弹流效应SKLTStateKeylaboratoryofTribologyTHU第十七章部分膜弹流润滑润滑状态的划分hh1222综合粗糙度12,对偶表面粗糙度的均方根差§17-1概要02121LinizxdxLnz[()]3流体润滑13~混合润滑边界润滑1SKLTStateKeylaboratoryofTribologyTHU第十七章部分膜弹流润滑§17-1概要部分膜弹流润滑：有表面粗糙峰点接触的弹流润滑，必须考虑表面形貌或平面粗糙度的影响。两种情况:(1)高粗糙峰:不再成立,以N-S方程重新推导(2)平滑粗糙峰:Reynoldsuxuyuz模型1970年,Christensen提出随机模型;1978年,Patir和Cheng提出平均流动模型。xhpxyhpyuuhxhtTTTT()()331212122SKLTStateKeylaboratoryofTribologyTHU第十七章部分膜弹流润滑§17-2Christensen随机模型Christensen随机模型①认为粘度不变②认为Reynolds方程两边取统计平均时,仍然成立xhpxyhpyUhxhtTTTT331212xphxphTT33hTpxpy,hpxT3由于与均为随机函数,它们之间的统计关系是未知的,因此,不能简单将分解统计,即SKLTStateKeylaboratoryofTribologyTHU第十七章部分膜弹流润滑§17-2Christensen随机模型Christensen提出两点假设(1)平行于粗糙度方向,压力梯度的方差为零或很小(2)垂直于粗糙峰方向,流量的方差为零或很小hpxhpxTT33px①如果表面沿纵向纹理方向(x向)运动则可近似认为是非随机变量(沿x向,h变化不大,随机性不大)SKLTStateKeylaboratoryofTribologyTHU第十七章部分膜弹流润滑§17-2Christensen随机模型②对于垂直纹理方向的,流量可近似认为是非随机变量,由于表面沿纵向纹理方向运动,因此y向流量取决于小间隙,随粗糙度的随机变化不大。QhpyvvhvvyT312121220QhpyyT312pyQhyT123SKLTStateKeylaboratoryofTribologyTHU第十七章部分膜弹流润滑§17-2Christensen随机模型QhpyyT312pyQhyT1213pyQhyT12312113QpyhyTQQhpyhpyyyTT11211233hpyhpypyhTTT3331111//SKLTStateKeylaboratoryofTribologyTHU第十七章部分膜弹流润滑§17-2Christensen随机模型xhpxyhpyUhxhtTTTT()(/)33111212同理,可推出表面沿横向纹理运动的Reynolds方程thhhxxVyphyxphxTTTTT12)/1/1(12)()/11(3333注意:Christensen的两项假设并没有得到数学或实验上的严格证明。但是,逻辑上合理,因而被接受。取空间平均压力代替ppSKLTStateKeylaboratoryofTribologyTHU第十七章部分膜弹流润滑§17-3平均流量模型hhhhTrrT120非接触处是名义膜厚接触处是真实膜厚hhTThAhxydxdyTT1(,)hTh与的差异hhhh两个表面在无接触时两表面存在接触时SKLTStateKeylaboratoryofTribologyTHU第十七章部分膜弹流润滑§17-3平均流量模型单位流量qhpxuuhqhpyvvxTTyT312312122120()Patir-Cheng假设平均单位流量:122212321213yphquuhuuxphqyysTxxSKLTStateKeylaboratoryofTribologyTHU第十七章部分膜弹流润滑§17-3平均流量模型122212321213yphquuhuuxphqyysTxx—名义膜厚—粗糙面的均方差—平均膜厚—剪切流量因子压力流量因子hhTsyx,SKLTStateKeylaboratoryofTribologyTHU第十七章部分膜弹流润滑§17-3平均流量模型平均流量应满足流量连续性()()qqxxyqyqqyyxqxxyhtxxxyyyT122212321213yphquuhuuxphqyysTxxqxqyhtxxTxhpxyhpyuuhxuuxhtxyTsT()()331212121222SKLTStateKeylaboratoryofTribologyTHU第十七章部分膜弹流润滑边界条件§17-3平均流量模型uuww121200,接触点无流动Appx,0xLppxB,yLpyy00,思路：取矩形微单元Lx×Ly，其面积与润滑区域相比很小，但包含足够多的粗糙峰。求流量因子?pyx,求0)12()12(33yphyxphxTTSKLTStateKeylaboratoryofTribologyTHU第十七章部分膜弹流润滑§17-3平均流量模型xphqTx123sTxxuuhuuxphq221221213021uuyxLLxyyxdxdyqLLq0011xphdyxphLLyxLLTxyx12)12(113003pxppLBAxyxLLTxyxdxdyxphLLxph0033)12(1112SKLTStateKeylaboratoryofTribologyTHU第十七章部分膜弹流润滑边界条件§17-3平均流量模型AxppLx,,0yLpyy00,,uuus122px0s求?pxhpxyhpyhtTTT()()331212sTxxuuhuuxphq221221213接触点无流动SKLTStateKeylaboratoryofTribologyTHU第十七章部分膜弹流润滑§17-3平均流量模型sTxxuuhuuxphq221221213xphqTx123dydxqLLqxyxx11ssxUq2sxyTsLLhpxdxdyU11223()()SKLTStateKeylaboratoryofTribologyTHU第十七章部分膜弹流润滑§17-4部分膜弹流润滑的特性一、平均膜厚1.可以看λ3对膜厚影响很小2.λ3,γ1,膜厚：横向纹理有利于增加膜厚,凹下去的地方,相当一个储压区3.λ3,γ1,膜厚：纵向纹理,泄压作用。yx5.05.0hcr粗糙面中心膜厚hc光滑面中心膜厚SKLTStateKeylaboratoryofTribologyTHU第十七章部分膜弹流润滑§17-4部分膜弹流润滑的特性二、承载量与摩擦力＝wpdxwpdxeaa,FFFfwfweaeeaaffwfwwfkfkeeaaeeaakwwkwweeva,接触点压力承受的载荷油膜压力承受的载荷SKLTStateKeylaboratoryofTribologyTHU第十七章部分膜弹流润滑§17-4部分膜弹流润滑的特性1975年,Czichos提出下列分配关系3104.ke1ke07.ke0ka0ka03.ka1SKLTStateKeylaboratoryofTribologyTHU第十七章部分膜弹流润滑§17-5微弹流效应微弹润滑(micra-EHL)研究:(1)一对粗糙峰的碰撞效应(2)单个粗糙峰的滚动效应,即在弹流油膜入口区的法向趋近效应(3)弹峰与光滑表面间的滑动效应不仅对粗糙度的润滑作用有意义,而且对分析微峰的温度、应力、应变、研究油膜破裂与表面损伤有作用SKLTStateKeylaboratoryofTribologyTHU第十七章部分膜弹流润滑§17-5微弹流效应有待解决问题:①相邻粗糙峰间影响②如何将单峰效应与统计综合③应考虑瞬时,热效应,流变性