1、SKLT State Key laboratory of Tribology THU第十七章 部分膜弹流润滑第十七章 部分膜弹流润滑SKLT State Key laboratory of Tribology THU第十七章 部分膜弹流润滑主要内容17-1 概要17-2 Christensen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SKLT State Key laboratory of Tribology THU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02121Liniz xdxLnz
2、()3流体润滑13混合润滑 边界润滑 1SKLT State Key laboratory of Tribology THU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:Reynoldsuxuyuz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()()331212122SKLT State Key laboratory of Tribology THU第十
3、七章 部分膜弹流润滑17-2 Christensen随机模型Christensen随机模型 认为粘度不变 认为Reynolds方程两边取统计平均时,仍然成立xhpxyhpyUhxhtTTTT 331212xphxphTT33hTpxpy,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SKLT State Key laboratory of Tribology THU第十七章 部分膜弹流润滑17-2 Christensen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
4、或很小 hpxhpxTT33px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)SKLT State Key laboratory of Tribology THU第十七章 部分膜弹流润滑17-2 Christensen随机模型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 pyQhyT123SKLT State Key laboratory of Tribology THU第十七章 部分膜弹流润滑17-2
5、 Christensen随机模型 QhpyyT312 pyQhyT1213 pyQhyT12312113QpyhyTQQhpyhpyyyTT11211233hpyhpypyhTTT3331111/SKLT State Key laboratory of Tribology THU第十七章 部分膜弹流润滑17-2 Christensen随机模型xhpxyhpyUhxhtTTTT()(/)33111212同理,可推出表面沿横向纹理运动的Reynolds方程thhhxxVyphyxphxTTTTT12)/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
6、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ppSKLT State Key laboratory of Tribology THU第十七章 部分膜弹流润滑17-3 平均流量模型hhhhTrrT120 非接触处是名义膜厚接触处是真实膜厚hhTThAhx y dxdyTT1(,)hTh与 的差异hhhh两个表面在无接触时两表面存在接触时 SKLT State Key laboratory of Tribology THU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
7、:122212321213yphquuhuuxphqyysTxxSKLT State Key laboratory of Tribology THU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hhTsyx,SKLT State Key laboratory of Tribology THU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 122212321213yphquuhuuxphqyy
8、sTxxqxqyhtxxT xhpxyhpyuuhxuuxhtxyTsT()()331212121222SKLT State Key laboratory of Tribology THU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 ,0 xLppxB,yLpyy00,思路：取矩形微单元LxLy，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(33yphyxphxTTSKLT State Key laboratory of Tribology THU第十七章 部分膜弹流润滑17-3 平均流量模型xphq
9、Tx123sTxxuuhuuxphq221221213021 uu yxLLxyyxdxdyqLLq0011 xphdyxphLLyxLLTxyx12)12(113003pxppLBAx yxLLTxyxdxdyxphLLxph0033)12(1112SKLT State Key laboratory of Tribology THU第十七章 部分膜弹流润滑边界条件17-3 平均流量模型AxppLx ,0yLpyy00,uuus122 px 0s求?pxhpxyhpyhtTTT()()331212sTxxuuhuuxphq221221213接触点无流动SKLT State Key labora
10、tory of Tribology THU第十七章 部分膜弹流润滑17-3 平均流量模型sTxxuuhuuxphq221221213xphqTx123dydxqLLqxyxx11ssxUq2sxyTsL LhpxdxdyU11223()()SKLT State Key laboratory of Tribology THU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3对膜厚影响很小2.3,1,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3.1,膜厚：纵向纹理,泄压作用。yx5.05.0hcr粗糙面中心膜厚hc光滑面中心膜厚SKLT State Ke
11、y laboratory of Tribology THU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wwweawpdxwp dxeaa,FFFf wf weaeeaaff wf wwf kf keeaaeeaakwwkwweeva,接触点压力承受的载荷油膜压力承受的载荷SKLT State Key laboratory of Tribology THU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 31 04.ke 1ke 07.ke 0ka 0ka 03.ka 1SKLT State Key laboratory of Tribology THU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SKLT State Key laboratory of Tribology THU第十七章 部分膜弹流润滑17-5 微弹流效应有待解决问题:相邻粗糙峰间影响 如何将单峰效应与统计综合 应考虑瞬时,热效应,流变性
