专利名称：一种改善小滑滚比下线接触流体润滑的方法
技术领域：
本发明涉及一种线接触流体润滑方法，尤其涉及一种改善小滑滚比下线接触流体润滑的方法。
背景技术：
滚子轴承中的流体润滑属于小滑滚比下线接触流体润滑。要求这种润滑摩擦系数低但保持足够承载能力。同时，润滑中的减摩降能耗耐磨损，即足够厚润滑油膜，也是滚子轴承中的关键技术问题，这对于提高滚子轴承润滑品质、工作性能和延长滚子轴承寿命具
有重要意义。 目前，提高滚子轴承减摩耐磨能力、改善其润滑的技术手段有1、提高套圈和滚子表面硬度；2、精磨套圈滚道，抛光滚子表面；3、增加润滑油粘度；4、润滑油中加极压添加齐U。虽然这些技术手段常常能有效降低滚子轴承摩擦系数、减轻滚子轴承磨损、提高滚子轴承承载能力及寿命，但一旦遇到润滑油膜在滚子、套圈滚道表面滑移，就会导致润滑失效、摩擦系数增大、磨损加剧甚至轴承表面胶合，这些技术手段便显得收效甚微。以此，滚子轴承等小滑滚比下线接触流体润滑面临的技术难题是1、如何防止或控制润滑油膜界面滑移，保证润滑油膜厚度，保证承载能力；2、如何进一步降低润滑摩擦系数、减轻润滑油膜摩擦发热和温升；3、如何减轻润滑表面磨损。有效解决以上提到的小滑滚比下线接触流体润滑中技术难题的思路是I、控制润滑油膜界面滑移，保持甚至提高润滑油膜厚度，即保持甚至提高承载能力；2、使润滑油膜在特定接触表面滑移，降低润滑摩擦系数。
发明内容
针对小滑滚比下线接触流体润滑存在的技术难题，本发明提出一种运用在特定接触表面设计润滑油膜滑移来改善小滑滚比下线接触流体润滑的方法以实现有效地降低滚子轴承等小滑滚比下线接触流体润滑摩擦系数、摩擦能耗、摩擦温升并有效提高这些流体润滑品质、承载能力的目的。本发明的技术方案为一种改善小滑滚比下线接触流体润滑的方法，将形成反形接触的两个固体分别设为接触体一与接触体二，所述接触体一与接触体二所形成的线接触区分为润滑入口区(A)和赫兹接触区(B)，其特征在于包括如下步骤
a.接触体一的表面与接触体二的表面形成线接触区，控制实际配对的接触体一表面的圆周线速度(《B)大于实际配对的接触体二表面的圆周线速度(％)，且滑滚比值S为
0 < S = S O，无量纲滚动速度 U = ( <IxKTw ,其中，
*1 是大气压下润滑油粘度；
b.在接触体二表面上涂覆亲油涂层，提高润滑油-该亲油涂层表面的界面剪切强度，使润滑油膜在该亲油涂层表面上都不发生滑移。
c.在接触体一与接触体二的间隙中充满润滑油，在所述接触体一和所述接触体二的线接触区控制施加的载荷(#)，使其产生的最大赫兹接触压力不大于0. 5^/ 从而形成所设计的线接触流体润滑。进一步改进在于在接触体一整个表面涂覆一种涂层，使润滑油膜在接触体一的润滑入口区接触表面不发生滑移而使润滑油膜在接触体一的赫兹接触区接触表面发生滑移，具体设置为在润滑油膜压力较低时，润滑油膜与接触体一的涂层表面间界面剪切强度
1 不随润滑油膜压力变化，取为定值，其无量纲值& 须满足以下条件
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其中，L = ZiaIE'，U6 = /(^'JE) > G = aE ' W =w/{EM) Hc =hJM是 与G、IT、U有关的查表可知的无量纲变量， 是润滑油的粘度-压力指数w是线接触区的载荷线密度\是线接触流体润滑中心膜厚。作为本发明的优选实施例在所述接触体一的表面涂覆的涂层为经硅烷偶联剂改性的云母粉涂层。所述亲油涂层优选二氧化钛涂层或硅酸铝涂层。如图I所示，小滑滚比下流体润滑线接触区，任何两个反形接触表面形成的线接触均可等效为一个半径为I的弹性圆柱体与一个刚性平面的接触，其中A
，^、黾分别为两配对表面曲率半径，两接触体综合杨氏弹性模量为五_/2,其中2/E'- V13JZJ^HI (I V!)/E7 ,分别为两配对表面泊松比，E1, E2分别为两配
对表面杨氏弹性模量。圆柱体的圆周线速度士大于平面线速度W，且滑滚比值0<5=2( + O ^ 0 2，这里Ua、Hi分别是两实际配对的反形接触表面圆周线速度。本发明，接触体一下接触表面与接触体二上接触表面形成线接触区，接触体一表面的圆周线速度大于接触体二表面的运动线速度《6，滑滚比S为0< S= 2CUa- 4M B+as)￡ftj,无量纲滚动速度I/，其中，1^是
大气压下润滑油粘度。接触体一整个表面涂覆以一种涂层以得到一定的润滑入口区和赫兹接触区润滑油-接触表面界面剪切强度，从而使润滑油膜在接触体一的润滑入口区接触表面不发生滑移而使润滑油膜在接触体一的赫兹接触区接触表面发生滑移。在接触体二表面上可涂覆以另一种亲油涂层以得到高的润滑油-接触表面界面剪切强度，从而使润滑油膜在接触体二整个接触表面上都不发生滑移。在两接触表面间充满润滑油。施加在线接触区的载荷研为偏轻载荷，产生的最大赫兹接触压力不大于0. SGPa0这样就得到本发明设计的线接触流体润滑。与同等条件下传统线接触流体润滑相比，较轻载荷下本发明设计的线接触流体润滑具有摩擦系数较低而承载能力却有增大的优点。本发明中，在较低润滑油膜压力下，润滑油膜与接触体一的涂层表面间界面剪切强度I*不随润滑油膜压力变化，可取为定值，其无量纲值须满足以下条件
权利要求
1.ー种改善小滑滚比下线接触流体润滑的方法，将形成反形接触的两个固体分别设为接触体一与接触体ニ，所述接触体一与接触体ニ所形成的线接触区分为润滑入口区(A)和赫兹接触区(B)，其特征在于包括如下步骤 a.接触体一的表面与接触体ニ的表面形成线接触区，控制实际配对的接触体一表面的圆周线速度(《 )大于实际配对的接触体ニ表面的圆周线速度(* )，且滑滚比值S为O <5= -^)/( 0 + ^) < OJ,，无量纲滚动速度び=(!￡ +Ui)^/(2EJf) <1x10^°，其中，Ve是大气压下润滑油粘度； b.在接触体ニ表面上涂覆亲油涂层，提高润滑油-该亲油涂层表面的界面剪切強度，使润滑油膜在该亲油涂层表面上都不发生滑移； c.在接触体一与接触体ニ的间隙中充满润滑油，在所述接触体一和所述接触体ニ的线接触区控制施加的载荷レ)，使其产生的最大赫兹接触压カ不大于O. SGPei，从而形成所设计的线接触流体润滑。
2.如权利要求I所述的ー种改善小滑滚比下线接触流体润滑的方法，其特征在于在接触体一整个表面涂覆ー种涂层，使润滑油膜在接触体一的润滑入ロ区接触表面不发生滑移而使润滑油膜在接触体一的赫兹接触区接触表面发生滑移，具体设置为在润滑油膜压力较低时，润滑油膜与接触体一的涂层表面间界面剪切強度·r 不随润滑油膜压カ变化，取为定值，其无量纲值^皿须满足以下条件tJSJI 兑Hmr ~ = __■ jjCflaWrJT ひ— (3 rSE 其中’ Taa ニ IsJΕ·，Ui = u^a/{ES) ’ U = aE' ’ 矿=w/(￡A)，Ht = \ R ^ mw - rM是与G、IF、￠/有关的查表可知的无量纲变量，α是润滑油的粘度-压カ指数，μ是线接触区的载荷线密度，K是线接触流体润滑中心膜厚。
3.如权利要求2所述的ー种改善小滑滚比下线接触流体润滑的方法，其特征在于在所述接触体一的表面涂覆的涂层为经硅烷偶联剂改性的云母粉涂层。
4.如权利要求I所述的ー种改善小滑滚比下线接触流体润滑的方法，其特征在于所述亲油涂层为ニ氧化钛涂层或硅酸铝涂层。
全文摘要
本发明提供一种改善小滑滚比下线接触流体润滑的方法，包括如下步骤将形成反形接触的两个固体分别设为接触体一与接触体二，控制实际配对的接触体一和接触体二表面的线速度，以及滑滚比值及无量纲滚动速度；在接触体二表面上涂覆亲油涂层；在接触体一与接触体二的间隙中充满润滑油，在所述接触体一和所述接触体二的线接触区控制施加的载荷(w)，使其产生的最大赫兹接触压力不大于0.5GPa，从而形成所设计的线接触流体润滑。该种方法可大幅降低接触区摩擦系数，达到有效地降低滚子轴承等小滑滚比下线接触流体润滑摩擦系数、摩擦能耗、摩擦温升并有效提高这些流体润滑品质、承载能力的目的。
文档编号F16C33/66GK102705372SQ201210231070
公开日2012年10月3日 申请日期2012年7月5日 优先权日2012年7月5日
发明者丁建宁, 张永斌, 朱媛媛, 蒋学东, 袁虹娣 申请人:张永斌