点接触受限空间油水两相扩散相变行为及对润滑的影响

As a main source of lubricant contamination, water is one of the most important reasons of failure and life reduction of the lubricant itself and the mechanical system. The impact of free water on the lubrication system is the background of this project. The diffusion and boiling behaviors of water-oil two-phase in high temperature lubricating point contact zone and its influence on the film properties will be studied systematically. Based on the infrared thermal imaging principle, the relationship between the diffusion and boiling behaviors of free water droplets in high temperature contact zone and the point contact wedge structure, micro/nano scale and the blocking effect of the lubricating oil will be studied. The potential damage mechanism of free water droplets on the lubricating pairs will be clarified. Using the double beam interference method, the influence of the free water on the fully lubrication and starved lubrication around the high temperature contact zone will be studied. The oil pool, rolling track and the reflow characteristics of the oil will also be analyzed, and the damage mechanism of the free water on the film forming characteristics of the high temperature contact zone will be further revealed. The successful implementation of the project will play an important theoretical guiding role in the early failure mechanism of mechanical components and the protection of water pollution.

水污染作为润滑系统污染的常见形式，对润滑油本身以及机械系统都有巨大的危害。本项目以游离水对润滑系统的影响为背景，对高温润滑点接触区油水两相的扩散相变行为及其对润滑成膜特性的影响进行系统的研究。利用红外热成像原理研究高温点接触受限空间内游离水滴扩散和相变行为与点接触楔形结构、微纳空间尺度、润滑油层的阻碍作用之间的关系，找出游离水滴对润滑点接触副的潜在破坏机理。利用双光束干涉法，围绕充分润滑和乏油润滑状态下游离水对高温接触区油润滑特性的影响展开进一步研究。辅以对油池、接触区滚压轨道及回流特性等多方面的测量分析，进一步揭示滚动过程中游离水对润滑油成膜特性的破坏机理。该项目的成功实施，将对探究水分造成的机械元件早期失效机理、开展水污染的防护工作起到重要的理论指导作用。

水污染作为润滑系统污染的常见形式，对润滑油本身以及机械系统都有巨大的危害。目前关于水分对点接触区润滑特性造成影响的直接观测研究还较少，更多的是通过磨损后的接触副状态来推测可能的破坏机理。因此开展水分存在条件下与润滑接触区油池的相互作用，以及对接触区润滑能力造成影响的研究，能够对探究水分造成的机械元件早期失效机理、开展水污染的防护工作起到理论指导作用。本项目以水分对润滑系统的影响为背景，对润滑点接触区水油两相的表界面行为及其对润滑成膜特性的影响进行了系统的研究。项目的创造性工作与进展如下：.1.将目前静态平行受限空间的油水界面行为的研究推广到动态点接触楔形受限空间内，深入研究了游离水对点接触区油池的侵入过程，发现了铺展系数是决定油水界面融合和分离特性的关键因素，揭示了固壁润湿性对液滴最终融合状态的影响，研究结果对探究低速工况下游离水造成点接触副早期润滑失效具有指导意义。.2.研究了不同润滑条件下游离水对点接触区成膜特性的影响，提出了游离水对接触区膜厚产生影响的无量纲判据，发现了游离水对点接触润滑油池及轨道的冲刷及乳化作用，是造成接触区膜厚下降及回流减弱的主要原因，直接证明了游离水可造成点接触结构的早期润滑失效。.3.针对实际工作温度在80℃-200℃的润滑点接触副，探究了油水两相界面作用下的受热蒸发扩散现象，揭示了受限空间水滴内部蒸汽泡产生和长大的规律及影响因素，发现了润滑油膜存在时对水分子扩散的强烈抑制作用，证明了润滑油中的游离水即使在高温下也将长期存在，对润滑乃至机械系统寿命造成严重影响。