不同表面粗糙度的摩擦副润滑状态的+Stribeck曲线研究.pdf

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1、万方数据第24卷第3期摩擦学学报v。l24，N。32004年5月TRIBOLOGYMaV'2004不同表面粗糙度的摩擦副润滑状态的Stribeck曲线研究王慰祖，黄平(华南理工大学机械工程学院，广东广州510640)摘要：利用Stribeck润滑曲线理论分析和薄膜润滑试验考察了不同表面粗糙度的钢球与圆盘点接触及钢滑块与圆盘面接触摩擦副的润滑状态，通过改变圆盘转速获得了包含薄膜润滑状态的Stribeck曲线．结果表明：在st㈣ibk曲线卜可以划分出薄膜润糈状态，其位于摩擦系数各底附近{薄膜润滑的产生及其区间大小同固盘表面粗糙

2、度密切相关；圆盘表面粗糙度较小时更易形成薄膜润滑状态，而圆盘表面粗糙度较大时薄膜润滑状态不明显I光滑表面对应的Striheck曲线谷底较宽，相应的薄膜润滑区间亦较宽关键词：Stribeek曲线；薄膜润滑，表面粗糙度中图分类号：THll7．2文献标识码：A文章编号：10040595(2004)03—0254—04上世纪初，Stribeck通过对径向滑动轴承的研究，建立了著名的关于润滑剂粘度7／、滑动速度y、单位面积负荷P与摩擦系数的关系曲线““]，这就是著名的Stribeck曲线．随着科学技术的发展，目前可以利用润滑膜厚度来

3、鉴别润滑状态，但受润滑膜厚度的测量条件所限，Stribeck曲线依然可用于简便而有效地区分或判断润滑状态，由于薄膜润滑的历史远远短于Stribeck曲线的历史，起初的Stribcck曲线不可能涉及薄膜润滑状态．而随着针对弹流润滑(EHL)及薄膜润滑(THL)等研究的深入[1’2’6。]，Stribeck曲线在润滑状态区分中的作用重新引起了人们关注．业已发现，当流体润滑状态过渡到弹流润滑状态时，摩擦系数随轴承特性系数的降低而减小，在弹流润滑和混合润褙状态之间Stribeek曲线出现低谷，而该低谷是否对应着薄膜润滑状态的问题亟

4、待解决．鉴于此，我们针对上述问题开展了相关实验研究，本文报道相关研究结果．1实验部分所用试验装置由测量系统和数据采集系统组成，该装置由本实验室原有的弹流试验台结合自行设计的微摩擦力测试机构组成⋯，其结构示意图见图1，其巾测最系统的可调速电机带动圆盘转动，圆盘同置于浮动加载部件上的固定滑块或钢球形成滑动接触；圆盘表面滴加适量的32”标准机械油(常温下其密度0．9g／mL，40℃下运动粘度32cSt，100℃下运动粘度4．8cSt)以实现油润滑．数据采集系统由数据采集Fig1Sketchdiagramofthetestrig图

5、1试验台示意图忙、滤波整形电路以及计算机组成．摩擦副运动方式为滑块一圆盘滑动或球一阿盘滑动，滑块和圆盘材料采用Q235碳素结构钢，其弹性模量为20GPa，泊松比为0．26；钢球材料为GCrl5轴承锕，其弹性模量为205GPa，泊松比为0．28．滑块一圆盘接触表面尺寸为15mm×11mm，钢球直径为25．4mm．滑块和钢球表面经过超精加工，其表面粗糙度远小于圆盘表面粗糙度，故其表面粗糙度的影响可忽略不计．所使用的基金项目：广东省自然科学基盘资助项目(011505)l高等学校博士点专项科研基金资助项目(20030561007)

6、收稿日期，20030601；修回日期z2003—0918／联系人黄平，e-mail：mcphuang@ScIlteducn．作者简介；黄平．男，1957年生，教授，博士生导师，目前主要从事薄膜润惜机型研究．万方数据第3期王慰祖等：不同表面粗糙度的摩擦副润滑状态的Stribeck曲线研究3个圆盘试样表面粗糙度R。分别为0．6“m、0．9pm、1．1pm．固定点接触载荷为0．75N，面接触载荷为()．45N．试验过程中逐级调高圆盘转速并测量摩擦力，由计箅机自动采集各不同速度下的摩擦力数据400个，取平均值作为摩擦力测定结果．由

7、摩擦力计算得到摩擦系数，进而绘制Stribeck曲线．2结果及讨论最初的Strlbeck曲线通过对径向滑动轴承进行试验而获的．我们采用点接触和面接触摩擦副，因此对曲线的横坐标进行相应调整，对于点接触，横坐标由原来的Vrl／p调整为Vt]／pa，平均压力P定义为：p=4w／(rra2)．(1)式tlt：W为载荷；“为Hertz区接触直径，可以按下式计算：剃l詈．笋r㈤式巾：R为钢球半径；E7为当量弹性模量．对于面接触，横坐标由原来的Vrl／p调整为V'l／pB，B为滑块宽度，平均压力P定义为：p一彘．(3)图2示出了钢球在3

8、个不同表面粗糙度的圆盘000500口H，BlFig2Str[beckcurvesolsteelbaildiscpairinpointcontact图2钢球一圆盘点接触摩擦副的Stribeck曲线r滑动时所对应的Stribeck曲线．可以看出，3条曲线都存在谷底一般可以认为谷底处于薄膜润滑状态．研究表明，