机械工程学报 ›› 2026, Vol. 62 ›› Issue (15): 475-483.doi: 10.3901/JME.260830
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吕春风1, 韩素立1,2, 郭峰1, 荆兆刚1
LÜ Chunfeng1, HAN Suli1,2, GUO Feng1, JING Zhaogang1
摘要: 基于面接触油膜测量系统,增加摩擦力测量单元,并结合双色荧光法,探究乳化液在流体动压润滑过程中的摩擦特性。分别采用光干涉法和摩擦力测量单元研究不同浓度乳化液及去离子水在变卷吸速度下的膜厚及摩擦力变化曲线,结果显示在相同工况下去离子水的摩擦力最高,去离子水和浓度p≤5%的乳化液摩擦力随速度的增大呈现出先降低后升高的趋势,由Stribeck曲线可知,其润滑状态从混合润滑转变为流体动压润滑,混合润滑处于出口区;当乳化液浓度p≥40%,摩擦力随速度的增大而增大,在整个速度区间(0<u≤200 mm/s)内处于流体动压润滑状态;当乳化液浓度5%<p<30%时,摩擦力随卷吸速度增加呈现下降、上升再下降等较为复杂的变化规律。利用双色荧光法观测接触区内油水分布,以p=30%为例,低速时(u≤10 mm/s)接触区内以油相分布为主,仅在入口边缘处存在少量水相,随速度的升高,更多的水被卷吸进入接触区,接触区内从单一油相转变到油水两相混合,当速度较高时(u≥120 mm/s),接触区内水相含量达到一定程度,使得摩擦力下降,此时乳化液经历从动压润滑到油水两相润滑的转变。利用共聚焦显微镜观测钢块表面摩擦磨损,不同浓度乳化液润滑对钢块表面造成的磨损程度不同,当润滑剂中含油量上升,黏度上升,对钢块表面所造成的磨损程度也会随之降低。
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