lambda比率

表面粗糙度必须精确表征,以使lambda比是一个完全有效的工具。

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λ比最初是为量化相对于轴承性能的润滑剂操作制度的质量[1]。从20世纪90年代开始,兰姆达比率已经过测试并用于定义齿轮的最佳润滑剂制度。在这两种情况下,已发现λ比率与表面接触疲劳相当好相当良好,[2,3]。结果,λ比通常用于元件和系统设计,因此,其精度对于确保实现预测的性能水平至关重要。

Lambda:简史和基本计算

λ比(λ)的摩擦学概念 - 复合表面粗糙度(σ)与复合表面粗糙度(σ)的比例为50多年。虽然第一个审查中所示的等式似乎简单,但实际上,它实际上是异常复杂和多方面。在λ比率(薄膜厚度和复合表面粗糙度)中的两个影响领域都在多年来获得了相当大的研究。λ比的最复杂和研究方面可以说是润滑剂膜厚度。润滑剂膜厚度受众多不同因素的影响,包括粘度,温度,相对表面速度,载荷,接触面积,组分塑性变形和润滑剂可压缩性。电力传输系统的动态性质,如齿轮和轴承,使润滑剂膜厚复合物的计算。结果,多年来已经提出了许多不同的方程式。

图1:Lambda比率。

计算润滑膜厚度

第一个提出的润滑膜厚度的溶剂膜厚度(ELASTO-COMMORICHIC润滑)归还GRUBIN和ERTER [4]。它们的方法旨在定义中央膜厚度,同时使线路接触的假设是无限的,润滑剂遵循牛顿行为,流体是不可压缩的。自创作以来,ERER-Grubin方法已在许多技术研究中使用,即使在今天仍讨论其价值。然而,还广泛认识到,ERER和GRUBIN的解决方案不考虑计算膜厚度的许多潜在因素。开发了额外的一维方程,以考虑更多这些变量,包括Dowson和Higginson方程如图2所示。该等式估计接触的出口侧的最小膜厚度[5]。然而,Dowson-Higginson方程和其他一维膜厚度方程仍然有限,因为它们不允许考虑椭圆形(即二维)接触区域。随着研究薄膜厚度计算的无数,上述复杂性变得清晰。研究这些薄膜厚度计算,同时有价值和保证,只是故事的一半。

图2:Dowson-higginson解决方案[6]。

复合表面粗糙度的计算

另一半是复合表面粗糙度。复合表面粗糙度看起来简单而直接,在某些方面,它被视为lambda比中较不复杂的元素。一般来说,有两个公认的计算复合表面粗糙度的公式:一个使用Rq,一个使用Ra。其他的公式也考虑了接触宽度和其他变量,但这些公式仍然基本基于Ra或Rq。Ra和Rq都是二维表面轮廓的评估,其基础是测量表面的峰和谷,并建立这些峰和谷之间的平均线。两者都依赖于评价长度和用来解释表面波纹的过滤因子。Ra是轮廓高度绝对值相对于评价长度的算术平均值,Rq是轮廓高度的均方根平均值。Ra和Rq之间的主要区别是Rq倾向于放大离群值剖面测量值。

Ra和Rq的问题

Ra和Rq在计算复合材料表面粗糙度的准确性方面至少有两个主要问题。第一个问题很明显:它们都是二维的表面计算。使用Ra或Rq,表面粗糙度是通过在组件表面上使用单线来分类的。显然,考虑到大多数机械成形或精加工操作的可变性,使用单线来评估表面质量,并期望整个接触区域的表面粗糙度显著相似,这是一个相当大的飞跃。值得注意的是,各向同性超精加工过程将显著减少这种“线对线”的变化,在适用的表面。

图3:复合粗糙度方程。

第二个问题是,Ra和Rq对组件表面上各自的峰和谷提供了相同的权重。因此,如果相对峰高和谷深(从平均线)不是一致的和相对正弦的,那么这些测量结果在确定lambda比时可能会产生误导。对于机械加工表面,当操作条件与预期不符时,尖峰尖峰将穿透润滑膜。因此,有人认为这些峰应该在复合材料的粗糙度计算中给予更大的权重。然而,在部分平面表面(如珩磨或抛光)存在残留的深谷时,局部压差会导致薄膜厚度迅速下降。这些降低可能导致表面接触或其他表面疲劳启动事件。在这种情况下,山谷深度似乎是关键变量。因此,根据最终成形步骤和粗糙度测量在很大程度上对表面的代表性,Ra/Rq测量可能低估有效复合粗糙度,并导数高估lambda比。

图4:RA和RQ方程。

结论

历史数据证明,λ比是预测润滑动力传输系统安全运行条件的一种有价值的方法。虽然润滑膜厚度的计算无疑是值得关注和研究的,但也值得研究定量复合材料表面粗糙度的替代方法。最终,单一的粗糙度测量参数可能不足以对一个表面进行全面分类。给定相对于组件和系统设计的lambda比的值,确保润滑油膜厚度和复合表面粗糙度尽可能精确地量化是很重要的。

参考文献

  1. C.A.Moyer和L.L Bahney(1990),“修改Lambda比率与功能线触点,”摩擦学交易,33:4,535-542,DOI:10.1080 / 10402009008981986。
  2. 德怀-乔伊斯,R S,谢菲尔德大学代表摩擦学小组。" Stribeck曲线和Lambda比率"摩擦学的设计数据。谢菲尔德:机械工程师学会,1995。11.打印。
  3. Krantz,蒂姆。“齿轮表面疲劳与λ比(比膜厚度)的相关性。”2013年圣诞节会议,STLE。底特律,密歇根州,5月5日至9日,2013年5月5日。会议介绍。
  4. 接触与润滑的基本原理汽车润滑油和测试。埃德。西蒙。东和乔治。E.托顿。West Conshohocken, PA: ASTM International, 2012。14日至15日。打印。
  5. C.A.Moyer和L.L Bahney(1990),“修改Lambda比率与功能线触点,”摩擦学交易,33:4,535-542,DOI:10.1080 / 10402009008981986。
  6. 接触与润滑的基本原理汽车润滑油和测试。埃德。西蒙。东和乔治。E.托顿。West Conshohocken, PA: ASTM International, 2012。14日至15日。打印。