關(guān)于彈流潤滑實驗結(jié)果的分析

實際彈流潤滑膜厚偏離經(jīng)典彈流潤滑理論，證明經(jīng)典彈流潤滑理論不夠完備。因此，研究者們考慮很多因素來解釋這一現(xiàn)象。研究實際彈流潤滑油膜厚度比經(jīng)典彈流理論估計值低的原因，理論上主要考慮油膜的粘性發(fā)熱、潤滑劑的非牛頓性、潤滑劑的側(cè)泄和接觸表面的粗糙度等因素。但是，迄今為止，這些因素并沒有成功地解釋這一原因。

一、彈流潤滑的實驗結(jié)果分析

Bell和Kannel用彈流潤滑入口區(qū)的壓粘效應(yīng)時滯來解釋他們的實驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)基于這種設(shè)想所建立的理論更接近實測彈流油膜厚度；Cheng用壓粘效應(yīng)隨油壓升高而降低來解釋Parker和Kauzlarich的實驗結(jié)果，結(jié)果并不令人滿意；Greenwood和Kauzlarich以及Murch和Wilson用入口區(qū)的油膜粘溫效應(yīng)解釋Cameron等人的實驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)油膜的粘性發(fā)熱確實使彈流潤滑油膜厚度對速度的敏感性降低。但是，他們的數(shù)值計算結(jié)果還是不能與試驗結(jié)果相吻合；Chiu用高速條件下入口區(qū)乏油、Coy和Zaretsky用入口區(qū)乏油和粘溫效應(yīng)解釋高速時純滾動圓形接觸彈流潤滑實測膜厚，也不能令人滿意；Lee等人認(rèn)為油膜的粘溫效應(yīng)不可能是實測油膜厚度對重載荷極度敏感的原因。于是，Greenwood和Kauzlarich考慮潤滑劑的非牛頓性的影響。考慮高速重載純滾動工況，他們用Power-law流變模型對線接觸彈流潤滑進(jìn)行了數(shù)值分析，數(shù)值計算結(jié)果表明，油膜厚度僅為經(jīng)典彈流潤滑理論計算值的20%；Johnson和Higgison也認(rèn)為潤滑劑的非牛頓性加強(qiáng)了潤滑劑在粗糙表面彈流潤滑的側(cè)泄，而使實際彈流潤滑油膜厚度比經(jīng)典彈流潤滑理論的計算值低；Evans和Snidle考慮潤滑劑在有限長滾子彈流潤滑入口區(qū)的側(cè)泄，修正了Dowson-Higgison的膜厚公式，認(rèn)為入口區(qū)的測泄能夠引起油膜的損失。

二、彈流潤滑失效的實驗和理論研究

彈流潤滑失效的實驗和理論研究一直在進(jìn)行。例如，Bailey和Cameron在點接觸彈流潤滑試驗中發(fā)現(xiàn)當(dāng)表面溫度達(dá)到180°C時潤滑失效就發(fā)生，并認(rèn)為它是由潤滑劑在高溫下從表面熱析出引起的；Dyson等發(fā)現(xiàn)，只要供油溫度大于某一臨界值時，彈流潤滑失效就發(fā)生；Czichos和Kirschke認(rèn)為應(yīng)該將彈流潤滑失效臨界溫度理論推廣為臨界輸入界面能量理論，輸入界面的能量包括熱能和機(jī)械能，臨界輸入界面能量是彈流潤滑系統(tǒng)所能承受的最大能量，只要輸入彈流潤滑區(qū)域的能量超出這個量，彈流潤滑失效就發(fā)生。Christensen提出彈流潤滑油膜熱不穩(wěn)定機(jī)理，認(rèn)為載荷通常由油膜和粗糙峰共同承擔(dān)，當(dāng)彈流潤滑區(qū)域發(fā)熱時，粗糙峰軟化而被壓縮，潤滑區(qū)域發(fā)熱加重，油膜承載能力降低，粗糙峰承擔(dān)的載荷加大，當(dāng)載荷大于某值時粗糙峰的顯著壓縮使彈流油膜厚度降低，油膜厚度的降低使粗糙峰承擔(dān)幾乎全部的載荷。

Evans和Snidle分析得出，潤滑劑在粗糙接觸區(qū)域的側(cè)泄，可引起彈流油膜的完全喪失；Czichos試驗研究表明，雖然彈流潤滑臨界失效曲面決定了彈流潤滑的工況范圍，但是他認(rèn)為，彈流潤滑失效是逐漸演變的，即從全膜彈流潤滑過渡到部分膜彈流潤滑最后到彈流潤滑膜消失。

目前，彈流潤滑失效主要是試驗研究。彈流潤滑失效的理論研究不多，且缺乏系統(tǒng)性，結(jié)果也沒有被試驗普遍驗證，因此，研究結(jié)果至多用于個例。彈流潤滑失效的演變過程尚沒有被認(rèn)識，它的研究對于改進(jìn)彈流潤滑設(shè)計和預(yù)防彈流潤滑失效有重要的意義。前面提過的彈流潤滑階段是逐漸演變的這一觀點是可信的；實際彈流潤滑油膜厚度對經(jīng)典彈流潤滑理論的偏離，可能是彈流潤滑失效的一個過渡階段，它與彈流潤滑失效的關(guān)系還不清楚。實際工況中，彈流潤滑油膜厚度的嚴(yán)重降低和油膜的消失，很可能是彈流潤滑失效過程的兩個階段。

（作者單位：楊敬東，山東理工大學(xué)；

劉劍平，山東省棗莊職業(yè)學(xué)院）