线接触流体润滑中的界面滑移机制与摩擦学特性关系研究

润滑中的能量损耗和润滑失效是工业润滑中的两大问题，都与界面滑移有密切联系。润滑中低的界面剪切强度和由之引起的界面滑移可减小界面摩擦力和摩擦能耗。而在润滑区域有目的地设置低剪切强度界面和控制界面滑移不仅可有效地抑制润滑失效，还可显著改善润滑品质如提高润滑承载能力、增大润滑膜厚和减轻润滑发热等。本项目研究考虑界面滑移在线接触流体润滑中的应用问题，通过建立润滑模型和数值分析研究运用流体-接触表面界面滑移减小线接触流体润滑摩擦系数和提高线接触流体润滑承载能力的有效方法，并通过实验研究验证理论分析结果。本项目研究将积极推进界面滑移技术在线接触流体润滑中的应用，运用这种技术可有效地减小线接触流体润滑中的摩擦能耗并显著改善线接触润滑品质，可导致新的节能滚子轴承、节能齿轮传动等新型节能增效摩擦零部件的开发应用。

按照项目申请书和合同书，在执行期内项目组首先通过理论分析和计算研究了线接触流体润滑中界面滑移各种设置方法及其对流体润滑承载能力和摩擦系数的影响，得到了针对不同工况的流体润滑线接触区三种优化的界面滑移设置方法，即大滑滚比（滑滚比大于1）下界面滑移设置方法、小滑滚比（滑滚比小于0.5）下界面滑移设置方法和简单滑动（滑滚比为2）下界面滑移设置方法。分别得到了这三种界面滑移设置下线接触流体润滑中心膜厚计算公式和接触区摩擦系数计算公式。研究结果表明，这三种界面滑移设置下线接触流体润滑承载能力比相同工况下传统无界面滑移线接触流体润滑承载能力有显著提高，而其摩擦系数却比传统线接触流体润滑摩擦系数有很大下降。这表明本项目研究结果对于工程实际具有重要意义，即可通过人为设置界面滑移进一步提高流体润滑线接触区承载能力而大幅降低线接触区摩擦系数，起到减摩、节能降耗和进一步改善润滑品质的作用。实验上，项目组研究了各种表面涂层对于界面剪切强度、界面滑移和接触区摩擦系数的影响，得到特氟龙（TEFLON)材料可用来制作控制界面滑移的表面涂层；运用该材料制作的表面涂层与普通机械油、水等的界面剪切强度均比普通钢制表面与这些润滑剂间的界面剪切强度低得多；在一定表面上涂覆特氟龙材料可显著降低流体润滑线接触区摩擦系数。目前存在的问题是，运用特氟龙等材料制作的表面涂层具有较大表面粗糙度，这使得采用这种涂层控制界面滑移的线接触流体润滑油膜厚度的常规方法测量有一定困难，是后续研究必需要解决的。本项目研究工作全面完成，研究内容较深入，研究中发现了一些新问题，取得了一些具有实际意义的研究结果。执行期内，项目组共发表和撰写了与本项目研究相关的论文8篇，其中SCI收录5篇，EI收录4篇；部分研究结果尚处于整理中；共申请国家发明专利3项。