3 .試驗(yàn)材料及條件
試驗(yàn)的光學(xué)透明圓盤為 K9 玻璃盤。為了獲得清晰的干涉條紋，玻璃盤在工作表面一側(cè)鍍有鉻膜和二氧化硅膜 ( Cr + SiO2) ，同時(shí)將反射率控制在20%左右，以保證較好的干涉條紋對(duì)比度，表面粗糙度 Ra為 4nm。所用滑塊材料為 GCr15 軸承鋼塊，尺寸為 4mm( 寬度，B，滑動(dòng)方向) ×4mm( 長度，L) �；瑝K的工作表面為高反射率的精密研拋表面，表面粗糙度 Ra為 8nm～10nm。
在流體動(dòng)壓潤滑條件下，溫度對(duì)潤滑油黏度影響較大。因此，試驗(yàn)必須在溫度受控的環(huán)境中進(jìn)行，溫度控制在 22±0．5℃，濕度控制在 30±5%。
試驗(yàn)所用潤滑劑為 M 系列和 P 系列潤滑油，其特性 見 表 1 及 表 2。 潤 滑 油 的 黏 度 是 由 美 國Brookfield 公司研制的旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測得。
4 .試驗(yàn)結(jié)果及分析
基于經(jīng)典流體動(dòng)壓潤滑理論，可以得知膜厚隨黏度的增加而增加，并且膜厚與黏度之間存在函數(shù)關(guān)系。根據(jù)擬合得到流體動(dòng)壓潤滑條件下黏度與膜厚之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線，進(jìn)而推導(dǎo)出膜厚與黏度之間的函數(shù)關(guān)系式。
圖 2( a) 和圖 2( b) 為在上述面接觸試驗(yàn)臺(tái)上測得的 M 系列和 P 系列潤滑油在流體動(dòng)壓潤滑條件下，載荷和傾角分別為 4N 和1 ∶1780時(shí)膜厚隨速度變化的關(guān)系曲線。取圖 2 中的速度 v = 15．39mm/s時(shí)不同潤滑油的膜厚值，可以進(jìn)一步得出如圖 3 所示黏度與膜厚的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線( 雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系) 。可以看出，其符合膜厚與黏度的線性關(guān)系行為，這與經(jīng)典流體動(dòng)壓潤滑理論吻合。如上所述，對(duì)圖 3所示的曲線進(jìn)行擬合，就得到了膜厚與黏度之間的函數(shù)關(guān)系式，如式( 2) 所示。
該擬合函數(shù)的檢驗(yàn)值小于 0．0004，表明此函數(shù)式有 0．04%的可能性發(fā)生失擬，不發(fā)生失擬的可能性為 99．96%。因此，函數(shù)式效果十分顯著，具有科學(xué)性。校正決定系數(shù) Adj－ R2為 0．9919，表明此函數(shù)式能夠解釋 99．19%黏度值的變化。
需要說明的是，在流體動(dòng)壓潤滑中，若卷吸速度較低，產(chǎn)生的熱量較少，對(duì)黏度的影響不大，�？梢院雎圆挥�(jì)［9］。試驗(yàn)過程中，如果繼續(xù)增大速度，剪切速率隨之增大，潤滑流體在高剪切率條件下可能表現(xiàn)出非牛頓特性，而且在高剪切率下也會(huì)有熱效應(yīng)的出現(xiàn)。因此，為了保證潤滑油的良好潤滑性能，試驗(yàn)過程中，潤滑油黏度的測量均是在低速下完成的。
為了驗(yàn)證所得公式的可行性與有效性，用 P 系列潤滑油進(jìn)行驗(yàn)證。利用所得公式( 2) 計(jì)算出了 P系列潤滑油黏度值 η0( 具體數(shù)值如表 2 所示) ，與旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測量所得的標(biāo)定黏度值進(jìn)行對(duì)比，其相對(duì)誤差不大于 5%，在允許的誤差范圍內(nèi)。圖 4 為 P系列潤滑油的試驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)在擬合曲線上的分布情況。從圖中可以看出，標(biāo)定黏度值與擬合曲線上對(duì)應(yīng)的黏度值吻合良好，從而證明了本文提出的這一方法的可行性與有效性。
4.2 公式應(yīng)用條件優(yōu)化
在試驗(yàn)條件范圍內(nèi)，為了進(jìn)一步研究公式應(yīng)用的最優(yōu)工況，進(jìn)行了不同速度和載荷下的試驗(yàn)。
圖 5 為 M 系列潤滑油在流體動(dòng)壓潤滑條件下，不同速度及不同載荷下測量得到的膜厚 －黏度曲線。從圖 5( a) 中可以看出: 當(dāng)載荷及傾角一定時(shí)，不同速度下的膜厚－黏度曲線都是線性的; 速度越大，油膜厚度也越大，表現(xiàn)出較好的成膜能力; 當(dāng)速度為 30．39mm/s 時(shí)，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系下膜厚與黏度之間表現(xiàn)出更好的線性關(guān)系。從圖 5( b) 中可以看出: 速度及傾角一定時(shí)，不同載荷下的膜厚－黏度曲線都是線性的; 載荷越小，油膜厚度越大，表現(xiàn)出較好的成膜能力; 載荷為 2N 時(shí)，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系下膜厚與黏度之間表現(xiàn)出更好的線性關(guān)系。
經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證可知，當(dāng)速度較大( 30．39mm/s) 、載荷較小( 2N) 時(shí)，推導(dǎo)的膜厚－黏度公式有更好的應(yīng)用效果。
5 .結(jié) 論
采用控制變量的方法，對(duì)流體動(dòng)壓潤滑膜厚－黏度曲線進(jìn)行了測量，得到以下結(jié)論:
( 1) 流體動(dòng)壓條件下，根據(jù)所得公式計(jì)算出的黏度值與流變儀測量所得標(biāo)定值誤差不大于 5%，數(shù)值吻合良好。
( 2) 測得的潤滑油膜厚與黏度之間在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系下存在線性關(guān)系，由此為計(jì)算潤滑油黏度提供了依據(jù)。
( 3) 在試驗(yàn)條件范圍內(nèi)，速度較大、載荷較小的工況下，膜厚與黏度之間在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系下表現(xiàn)出更好的線性關(guān)系。
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