范志涵, 赵自强, 梁 鹤*, 张 宇, 王文中, 张生光

(1. 北京理工大学 机械与车辆学院, 北京 100081;2. 中国航空发动机研究院, 北京 101304)

润滑是影响轴承性能和寿命的重要因素，接触区膜厚是衡量润滑状态的关键参数，其变化规律被广泛研究. 根据入口区润滑油的供给量，可将润滑状态分为充分润滑和乏油润滑[1]. 上世纪70年代，Hamrock和Dowson[2]基于点接触等温弹流润滑的计算结果，提出了充分供油下的膜厚变化公式(Hamrock-Dowson膜厚公式)，公式表明膜厚随速度的升高而逐渐增加，随后的试验研究发现乏油润滑下膜厚与速度的关系正好相反[3]，Chiu[4]认为接触区周围油层厚度对乏油程度有重要影响. Cann等[3]将润滑油黏度、速度、滚道宽度、油层厚度和表面张力等5个物理量归一化成参数SD(Starvation degree)，试验发现在SD值大于1.5时油膜厚度开始下降，乏油下油膜膜厚降低的试验结果得到了数值计算的验证[5]. 该类研究表明接触区附近供油池的油量分布对膜厚变化有直接影响，然而受限于检测手段，对供油池层厚变化的研究相对较少.

弹流润滑条件下，球盘单点接触润滑薄膜厚度一般有几十纳米至几百纳米[6]，这表明实际润滑需要的润滑油量非常少. 试验证明20 μL的微量供油即可保证球盘点接触在0.72 m/s卷吸速度下的良好润滑[7]. 试验也发现，只有处于接触区轨道上的油才能起到供给作用，分布在其它地方的润滑油并不能直接供给接触区. 而润滑油经过钢球碾压后，留在出口轨道表面的油层会变薄，大量润滑……