润滑技术的未来展望
(1) 传统润滑技术与数字技术相结合,是使目前的润滑技术完善的必经之路,用计算机来控制油位、增补、温度、压力、工况、预警,才能真正确保均匀、连续地对各润滑点供应一定压力的润滑剂,油量充足,按需调节。同时也能点、面结合全面实现中央控制系统,在事发之前预警系统及时预报,既可靠又安全。
(2) 气体润滑技术,是“绿色”润滑技术。虽然是上世纪中叶发展起来的新技术,但它一出现就打破了液体润滑的“一统天下”的局面,使润滑技术产生了质的飞跃,当前,就润滑技术与支承形式的总体分析来看,气体轴承具有速度高、精度高、功耗低和寿命长、清洁等优点。而在高速支承、低摩擦低功耗支承、高精密支承和特殊工况的支承等应用领域中,滚动轴承和油滑动轴承是无法与其比拟的。特别是近年来在计算机领域中用于支承高速磁头和磁盘的气膜润滑是润滑技术向微观世界发展,向“分子润滑”技术迈进的一大步,这意味着润滑技术一次革命。在航空航天技术领域,空气轴承的应用前景十分广阔,当然目前气体轴承尚存在刚度低,可靠性尚不令人满意,制造精度高,使用条件严格等缺点,有待进一步研究克服。
(3) 润滑技术智能化与纳米材料会给“润滑”新的含义。“摩擦”副将要运动和运动时,运动过程中需要用多少润滑剂,系统就能及时准确地供给多少润滑剂、确保设备处于最佳状态和最长的寿命是润滑技术所追求的目标,也是智能化的标志。宇宙万物,奇妙而复杂,人们对自然界的认识尚处于初级阶段,随着摩擦学理论的研究不断深入,被广泛承认预测摩擦行为的理论将会诞生,同时随着单原子操纵技术的进展,纳米材料技术的影响会超过电脑而进入科技社会,具有很多奇异特性的材料将会出现,我们期望“永不磨损”的“零”摩擦的新材料的表面也能创造出来。让我们欢迎“分子润滑”时代的到来。
( 4)薄膜润滑的研究是机械润滑领域中重要的研究方向之一。许多低速、重载、高温和低粘度润滑介质的机械设备,许多高科技机械装备和超精密机械的摩擦副(两个相互运动接触的表面)常常处于纳米量级 (几个~几十纳米 )的润滑状态(该状态被称为薄膜润滑状态)下工作。由于人们对这种润滑机理的认识还很少,从而成为现代摩擦学研究的一个热点。
从润滑理论发展来看,自雷诺( Reynolds)
提出流体动力润滑理论 (1886年 )后,相继出现了边界润滑( 1921年)和弹性流体动力润滑( 1949年)理论。但是,在弹流润滑和边界润滑之间存在一空白带,即随着润滑膜厚度的减薄,润滑状态可以经历以下过程:流体动力润滑 → 弹流润滑 → 纳米薄膜润滑 → 边界润滑 → 干摩擦。弹流润滑如何转化为边界润滑以及过渡状态的物理本质是什么?润滑性能和机理如何?这些均是润滑理论上的重大遗留问题,从实验和理论上开展薄膜润滑研究具有重要的学术意义和工程应用价值。
清华大学摩擦学国家重点实验室取得了以下创新性工作:①首次提出以纳米膜为特征的薄膜润滑是填补弹流润滑与边界润滑之间空白的新型润滑状态;②首次提出了薄膜润滑的物理模型,并建立了弹流润滑与薄膜润滑间的转化关系以及膜厚与工况因子的关系;
③发现了纳米级润滑膜时间效应,并提出其产生原因;④研究了电场对纳米润滑特性的影响;⑤建立了纳米级润滑膜的失效条件;
⑥提出了新的润滑状态划分方法。
( 5)磁力轴承
磁力轴承是利用永磁、电磁力,将被支承件稳定悬浮在空间,使支承件与被支承件之间没有机械接触的一种高性能机电一体化轴承。它与传统的轴承相比具有无摩擦、无磨损、高速度、高精度、低功耗、
无需润滑等一系列独特的性能,国外已成功地应用于高精度的机床主轴、数控机床主轴、高压真空泵、
涡轮机、压缩机、水轮发电机、卫星导航等领域中。
电磁轴承机械结构示意图