关于弹流实验结果的分析

实际弹流膜厚偏离经典弹流理论，证明经典弹流理论不够完备。因此，研究者们考虑很多因素来解释这一现象。研究实际弹流油膜厚度比经典弹流理论估计值低的原因，理论上主要考虑油膜的粘性发热、剂的非牛顿性、剂的侧泄和接触表面的粗糙度等因素。但是，迄今为止，这些因素并没有成功地解释这一原因。

一、弹流的实验结果分析

Bell和Kannel用弹流入口区的压粘效应时滞来解释他们的实验结果，发现基于这种设想所建立的理论更接近实测弹流油膜厚度；Cheng用压粘效应随油压升高而降低来解释Parker和Kauzlarich的实验结果，结果并不令人满意；Greenwood和Kauzlarich以及Murch和Wilson用入口区的油膜粘温效应解释Cameron等人的实验结果，发现油膜的粘性发热确实使弹流油膜厚度对速度的敏感性降低。但是，他们的数值计算结果还是不能与试验结果相吻合；Chiu用高速条件下入口区乏油、Coy和Zaretsky用入口区乏油和粘温效应解释高速时纯滚动圆形接触弹流实测膜厚，也不能令人满意；Lee等人认为油膜的粘温效应不可能是实测油膜厚度对重载荷极度敏感的原因。于是，Greenwood和Kauzlarich考虑剂的非牛顿性的影响。考虑高速重载纯滚动工况，他们用Power-law流变模型对线接触弹流进行了数值分析，数值计算结果表明，油膜厚度仅为经典弹流理论计算值的20%；Johnson和Higgison也认为剂的非牛顿性加强了剂在粗糙表面弹流的侧泄，而使实际弹流油膜厚度比经典弹流理论的计算值低；Evans和Snidle考虑剂在有限长滚子弹流入口区的侧泄，修正了Dowson-Higgison的膜厚公式，认为入口区的测泄能够引起油膜的损失。

二、弹流失效的实验和理论研究

弹流失效的实验和理论研究一直在进行。例如，Bailey和Cameron在点接触弹流试验中发现当表面温度达到180°C时失效就发生，并认为它是由剂在高温下从表面热析出引起的；Dyson等发现，只要供油温度大于某一临界值时，弹流失效就发生；Czichos和Kirschke认为应该将弹流失效临界温度理论推广为临界输入界面能量理论，输入界面的能量包括热能和机械能，临界输入界面能量是弹流系统所能承受的最大能量，只要输入弹流区域的能量超出这个量，弹流失效就发生。Christensen提出弹流油膜热不稳定机理，认为载荷通常由油膜和粗糙峰共同承担，当弹流区域发热时，粗糙峰软化而被压缩，区域发热加重，油膜承载能力降低，粗糙峰承担的载荷加大，当载荷大于某值时粗糙峰的显著压缩使弹流油膜厚度降低，油膜厚度的降低使粗糙峰承担几乎全部的载荷。

Evans和Snidle分析得出，剂在粗糙接触区域的侧泄，可引起弹流油膜的完全丧失；Czichos试验研究表明，虽然弹流临界失效曲面决定了弹流的工况范围，但是他认为，弹流失效是逐渐演变的，即从全膜弹流过渡到部分膜弹流最后到弹流膜消失。

目前，弹流失效主要是试验研究。弹流失效的理论研究不多，且缺乏系统性，结果也没有被试验普遍验证，因此，研究结果至多用于个例。弹流失效的演变过程尚没有被认识，它的研究对于改进弹流设计和预防弹流失效有重要的意义。前面提过的弹流阶段是逐渐演变的这一观点是可信的；实际弹流油膜厚度对经典弹流理论的偏离，可能是弹流失效的一个过渡阶段，它与弹流失效的关系还不清楚。实际工况中，弹流油膜厚度的严重降低和油膜的消失，很可能是弹流失效过程的两个阶段。

（作者单位：杨敬东，山东理工大学；

刘剑平，山东省枣庄职业学院）