關于彈流潤滑實驗結果的分析

實際彈流潤滑膜厚偏離經典彈流潤滑理論，證明經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象。研究實際彈流潤滑油膜厚度比經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熱、潤滑劑的非牛頓性、潤滑劑的側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、彈流潤滑的實驗結果分析

Bell和Kannel用彈流潤滑入口區的壓粘效應時滯來解釋他們的實驗結果，發現基于這種設想所建立的理論更接近實測彈流油膜厚度；Cheng用壓粘效應隨油壓升高而降低來解釋Parker和Kauzlarich的實驗結果，結果并不令人滿意；Greenwood和Kauzlarich以及Murch和Wilson用入口區的油膜粘溫效應解釋Cameron等人的實驗結果，發現油膜的粘性發熱確實使彈流潤滑油膜厚度對速度的敏感性降低。但是，他們的數值計算結果還是不能與試驗結果相吻合；Chiu用高速條件下入口區乏油、Coy和Zaretsky用入口區乏油和粘溫效應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等人認為油膜的粘溫效應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行了數值分析，數值計算結果表明，油膜厚度僅為經典彈流潤滑理論計算值的20%；Johnson和Higgison也認為潤滑劑的非牛頓性加強了潤滑劑在粗糙表面彈流潤滑的側泄，而使實際彈流潤滑油膜厚度比經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的側泄，修正了Dowson-Higgison的膜厚公式，認為入口區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行。例如，Bailey和Cameron在點接觸彈流潤滑試驗中發現當表面溫度達到180°C時潤滑失效就發生，并認為它是由潤滑劑在高溫下從表面熱析出引起的；Dyson等發現，只要供油溫度大于某一臨界值時，彈流潤滑失效就發生；Czichos和Kirschke認為應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械能，臨界輸入界面能量是彈流潤滑系統所能承受的最大能量，只要輸入彈流潤滑區域的能量超出這個量，彈流潤滑失效就發生。Christensen提出彈流潤滑油膜熱不穩定機理，認為載荷通常由油膜和粗糙峰共同承擔，當彈流潤滑區域發熱時，粗糙峰軟化而被壓縮，潤滑區域發熱加重，油膜承載能力降低，粗糙峰承擔的載荷加大，當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幾乎全部的載荷。

Evans和Snidle分析得出，潤滑劑在粗糙接觸區域的側泄，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，且缺乏系統性，結果也沒有被試驗普遍驗證，因此，研究結果至多用于個例。彈流潤滑失效的演變過程尚沒有被認識，它的研究對于改進彈流潤滑設計和預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系還不清楚。實際工況中，彈流潤滑油膜厚度的嚴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；

劉劍平，山東省棗莊職業學院）