考虑边界膜强度的滑动摩擦副混合润滑模型研究

针对边界膜对摩擦副润滑状态的影响,提出一种能够综合反映压力及剪切速率对边界膜失效综合影响的边界膜强度模型,并基于润滑状态测试结果通过拟合获得模型参数;将该边界膜强度模型与流体动压润滑模型、粗糙表面接触模型耦合,建立考虑边界膜强度的混合润滑模型,并通过轴瓦摩擦实验机润滑测试结果对模拟结果进行验证。和现有典型混合润滑模型相比较,该混合润滑模型可以更准确地反映摩擦副的实际润滑状态以及摩擦因数变化规律。运用考虑边界膜强度的混合润滑模型分析轴瓦零件润滑状态转化特性和机制。结果表明:在存在边界润滑的混合润滑条件下,当加载力小于临界载荷,边界膜几乎未发生破裂,摩擦因数随载荷增加缓慢变大,其数值均较小;当加载力加至临界载荷,边界膜破裂,摩擦副微凸体接触区域出现干摩擦,摩擦因数出现突然增加,表明该摩擦副由边界润滑为主的混合润滑状态过渡到以干摩擦为主的润滑状态。

弹性材料表面织构对摩擦副润滑性能的影响

为了研究弹性材料表面微织构对摩擦副空化现象和润滑特性的影响,建立考虑空化效应的二维弹性织构计算模型,采用流固耦合方法计算润滑流场与材料变形之间的相互作用。对比刚性材料表面微织构,从弹性模量、滑动速度、微织构深度以及织构间距等方面分析弹性材料表面织构对摩擦副润滑性能的影响,通过实验验证模拟结果的准确性。结果表明:弹性织构摩擦副比刚性织构摩擦副摩擦因数更小,润滑性能更好;存在最优织构深度,使得弹性织构摩擦副的摩擦力最小且承载力最大;适当增大滑动速度以及织构间距可以提高弹性摩擦副的润滑性能;随着弹性模量的降低,弹性变形和油膜厚度增加,空化现象更为显著,摩擦副的润滑性能得到提升。