在此基础上提出了今后值得关注的研究方向,如减摩抗磨技术、制造过程摩擦学、生态摩擦学、仿生技术与生物 摩擦学等。
这 对于促进国民经济持续发展具有战略意义,随即得 到世界各国的认同和重视。 此后,摩擦学得到迅速 的发展,并成为机械、材料等学科中活跃的研究领 域之一【。 由于多方面的原因,我国摩擦学的发展起步较 晚。
虽然在20世纪50年代,为数不多的学者进行 过磨损和润滑研究,但是作为一门独立的学科从事 摩擦学研究和教育工作是在20世纪80年代以后才 逐步开展起来。
1979年中国机械工程学会摩擦学分会成立。 经 过过去25年来各方面的共同努力,我国摩擦学学科 取得了突飞猛进的发展。 同时,我国学 者也活跃在国际摩擦学学术舞台。
应当强调指出, 我国摩擦学研究的发展历程与国民经济建设密切结 合,因此,有力地推动了现代化建设,促使我国机 为纪念中国机械工程学会摩擦学分会成立25周年而作。
20040909收 到初稿,20040922收到修改稿 电产品的摩擦学性能得到普遍和迅速的提高。
通过长期的实践,我国摩擦学工作者在解决工 程实际问题中,还注意提高研究工作的深度和拓宽 研究领域。 1 进展 1.1流体润滑与滑动轴承研究 基于流体润滑理论的低副机构(面接触)摩擦副 如滑动轴承、密封装置等的润滑设计是现代机械设 计的重要问题。 对于汽轮机组、涡轮压缩机等叶片 机械的高速径向滑动轴承的润滑设计进行了系统研 究,包括椭圆轴承、多油楔轴承和可倾瓦轴承等。 在此基础上, 提出针对汽轮发电机组多跨转子系统的设计专家 系统。
以精密机床主轴为应用背景的静压轴承研究 取得进展。
气体静压润滑轴承在高速主轴等装置中研制 成功;特别是所研制的以气体动压为基础的各类螺 旋槽密封装置性能优良,已经形成产业化,行销国 内外。 对内燃机问题进行了广泛研究,包括各个摩擦 副的材料结构和润滑设计,大幅度提高其性能;针 对内燃机各摩擦副组成的整机系统,提出摩擦学智 能设计理论与方法,并建立相应的软件系统【4J。 1.2弹流润滑及其应用研究 高副机构(点、线接触)摩擦副诸如齿轮蜗杆传 动、滚动轴承等的润滑设计的基础是弹性流体动力 润滑(简称弹流润滑)理论,在此领域取得一系列重 大成。 针对工程实际影响因素,相继发展了考虑 热效应的热弹流;考虑润滑剂非牛顿特性的流变弹 流;考虑变工况运行的非稳态弹流等理论。 在此基 础上,通过推导并求解普适性的润滑方程组, 从而建立了可同时考虑各实际因素综合影响的工程 模型的弹流润滑理论,被国外学者称为是当今完备 的全膜润滑理论5,61。
在应用研究中,对铁路机车滚 子轴承挡边润滑结构进行优化设计,大幅度提高轴 向承载能力;应用于卫星滚动轴承润滑分析,建立 乏油和干涸润滑状态判断准则,成倍地延长轴承的 服役寿命;将弹流理论与啮合原理结合,对蜗杆传 动改进设计,提高了承载能力等。 针对齿轮传动中三维共轭曲面接触,发展了非 赫兹接触的弹流润滑理论,包括扁椭圆接触、卷吸 速度与主平面方向不重合以及带旋转运动的接触 等,并应用于曲齿锥齿轮传动的润滑分析。
提出零卷吸速度热弹流具有承载能力即温度 楔承载的观点,经过理论分析与试验验证,可望为 高速的无保持架滚动轴承设计提供理论依据。 对于工程实际中长期关注的润滑膜失效问题, 进行了一些有价值的基础研究。 在试验研究中,研发了一系列弹流润滑膜性能 测试技术。 例如,光干涉测膜厚和变形场、红外辐 射测温度场、薄膜传感器测油压分布,以及研制的 高压粘度测量装置等均达到国际先进水平。 此外, 利用光强原理研制的纳米级膜厚测量仪属首创。 1.3微观摩擦学研究 以超精密机械和微机电系统(MEMS)为应用目 标的微观摩擦学研究在我国起步较早,成绩显著 j。 对于纳米量级膜厚为特征的薄膜润滑研究作 出开创性的重要贡献。 应用薄膜润滑概念初步研制成功自密封自润滑滑动 轴承,在不补充润滑剂条件下实现高速运行。 通过对光滑表面接触摩擦副界面物理与化学 行为及纳米磨损规律的深入研究,在超精密纳米平 面加工技术中取得重大进展。
所研发的计算机磁头、 磁盘抛光和改性技术其性能指标达到国际先进,部 分指标处于国际领先,并已应用于规模生产。 我国有序分子膜润滑研究进展显著,开发出多 种自组装膜,分子沉积膜等 j。 在分子膜增强、提 高耐温抗湿性质、增加承载能力,以及纳米粒子改 善常规添加剂性能等方面进行了有效的探索。 微摩擦磨损是制约微机电系统研究的关键问 题。
关于该领域的研究在理论与试验上都十分困难。 首先研制成功多种适应于微摩擦磨损研究的试验装 置和测试系统;建立以分子动力学为基础的理论分 析方法。
进而在原子、分子尺度上研究了干摩擦界 面上的表面行为与变化;粘着、粘附以及滑动过程 中的粘滑等与表面能密切相关的现象与抑制技术; 试验论证实现近零摩擦超滑技术的可行性71。 由于微摩擦与表面形貌密切相关,为此,针对 微机械常用的高能密度束加工的表面,研究了其生 成的微观形貌特征,以及微摩擦与形貌的相关关系, 以期通过表面形貌设计和修饰达到控制微摩擦的目 的。 通过外加电场、磁场控制摩擦磨损性能也取得 积极进展。 表面涂层是提高纳米摩擦学性能的另一途径。 关于金刚石膜、类金刚石膜和碳氮膜等超硬纳米涂 层,以及软、硬相间多层膜的研究也初步取得应用 成果。