织构表面摩擦特性与三维形貌参数的关系研究

为研究表面织构对油润滑界面摩擦特性的影响,建立织构表面摩擦特性与三维形貌参数变化趋势的关系。基于Navier-Stokes方程和空化模型,利用Fluent对光滑表面和3种不同面积占有率的织构表面模型进行仿真,研究不同卷吸速度下织构表面形貌对压力分布和流场分布的影响。根据ISO25178计算织构表面的三维形貌参数,结合摩擦学试验分析不同织构表面的三维形貌参数及摩擦润滑特性的变化趋势。结果表明:在高速条件下,织构对最大油膜压力的改善效果明显;织构的存在扰动了油液的流动,且随着织构面积占有率的增加,单元织构间的协同作用愈加明显;为了更高效地展现织构优势,可选择具有绝对值较小的偏斜度S_(sk)和峰度S_(ku)、较大的空隙体积V_(vv)和较小的负载面积率S_(mr)的三维形貌参数的织构表面,使得织构表面能获得较理想的摩擦特性。

弹流润滑条件下织构表面亚表层特性研究

为研究在弹流润滑状态下表面形貌对亚表层特性的影响,利用激光加工方法获得2种微凹坑型织构表面形貌,通过将实测的表面形貌坐标输入弹流润滑数值计算程序得到油膜压力和膜厚分布;以对应工况的油膜压力作为表面法向压应力,利用Rabinowicz经验公式算出剪切应力;将表面法向压应力和切向剪应力叠加后对弹流润滑界面亚表层特性进行仿真研究。结果表明:表面织构使亚表层应力分布发生显著改变;微凹坑直径、卷吸速度对亚表层应力的大小与分布有不同的影响;亚表层变形在摩擦过程中呈现随深度增加先缓慢减小后快速下降的规律,研究结果将为通过表面形貌设计改善轴承等零件受力状况提供理论支持。