溝槽型表面織構(gòu)的摩擦特性研究.pdf

1、在當(dāng)今世界低碳經(jīng)濟(jì)的大背景下，提高效能、減少排放成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的前提，因此機(jī)械設(shè)備中廣泛存在的摩擦、磨損和潤(rùn)滑問(wèn)題日益受到關(guān)注。表面織構(gòu)技術(shù)在降低摩擦、減小磨損、改善潤(rùn)滑、提高承載力等方面的優(yōu)異表現(xiàn)，使之慢慢進(jìn)入人們的視野，逐漸成為解決摩擦磨損問(wèn)題的一種手段。其中溝槽型表面織構(gòu)由于其加工方便、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，成為最具工業(yè)應(yīng)用潛力的一種表面織構(gòu)形式。本文以溝槽型表面織構(gòu)為研究對(duì)象，通過(guò)試驗(yàn)和數(shù)值分析的方法獲得了微溝槽在往復(fù)運(yùn)動(dòng)條件下對(duì)摩擦性

2、能的影響規(guī)律，并且進(jìn)行了減摩機(jī)理分析，為溝槽型表面織構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了依據(jù)，將進(jìn)一步擴(kuò)大其工業(yè)應(yīng)用范圍。
　　 本文采用光刻及微細(xì)電解加工技術(shù)在硼銅鑄鐵材料表面加工出微小溝槽陣列，使用往復(fù)式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)研究其在面面接觸時(shí)的減摩性能。以往復(fù)行程的平均摩擦因數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，分別研究了溝槽寬度、深度、面積密度和方向各因素在不同接觸壓強(qiáng)和曲柄轉(zhuǎn)速條件下對(duì)摩擦副摩擦性能的影響規(guī)律。借助有限元分析工具對(duì)微溝槽存在時(shí)的摩擦情況進(jìn)行數(shù)值計(jì)算分析。

3、使用ANSYS軟件分析了摩擦副相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)微溝槽結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布情況。使用FLUENT軟件分析了潤(rùn)滑油膜的壓力分布及流動(dòng)情況。結(jié)合有限元分析結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)微溝槽的減摩機(jī)理進(jìn)行分析和總結(jié)。
　　 本文研究結(jié)果表明：溝槽寬度、深度、面積密度和方向等因素對(duì)摩擦副的摩擦性能影響顯著，只有參數(shù)合適的微溝槽才能夠起到減摩作用；其中方向因素是最重要的一個(gè)因素，不同方向的微溝槽其作用機(jī)理不盡相同。
　　 本文還對(duì)微溝槽表面織構(gòu)的減摩機(jī)理

4、進(jìn)行了分析和總結(jié)：
　　 1、90°溝槽（即溝槽方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向垂直）在流體動(dòng)壓潤(rùn)滑狀態(tài)下能夠產(chǎn)生顯著的流體動(dòng)壓承載力，從而得到較低的摩擦因數(shù)。
　　 2、0°溝槽（即溝槽方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向平行）在部分摩擦副表面發(fā)生直接的固體接觸時(shí)，能夠避免在棱邊出產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，減小摩擦副表面粗糙微凸起的相互接觸和變形程度。
　　 3、0°溝槽內(nèi)部的潤(rùn)滑油在往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的壓力差作用下，會(huì)源源不斷地流入摩擦界面中，為摩擦副提