發(fā)布時(shí)間：2020-05-25 13:23

【摘要】：摩擦磨損嚴(yán)重降低了能源的利用率,表面織構(gòu)技術(shù)作為可行的改善摩擦學(xué)性能的技術(shù),在交通運(yùn)輸、機(jī)械制造、航空航天產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值�；旌蠞�(rùn)滑狀態(tài)下,摩擦副界面由粗糙峰直接接觸和潤(rùn)滑油膜承載兩部分共同組成,合適的微織構(gòu)存在可以帶來“二次潤(rùn)滑”和“微流體動(dòng)壓”的效應(yīng),如何構(gòu)造特定的織構(gòu)化表面來提高摩擦副界面的摩擦特性一直是表面織構(gòu)技術(shù)的關(guān)鍵所在。本文為了理解織構(gòu)化表面幾何特征參數(shù)及方向參數(shù)對(duì)摩擦潤(rùn)滑性能的影響機(jī)理和規(guī)律,從而為織構(gòu)化表面的設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo),對(duì)混合潤(rùn)滑狀態(tài)下織構(gòu)化表面影響摩擦特性的設(shè)計(jì)參數(shù)從理論、仿真、制備和試驗(yàn)四個(gè)方面進(jìn)行研究,主要工作和結(jié)論包括:(1)利用平均雷諾方程作為摩擦副界面潤(rùn)滑液的控制方程,并采用GW(Greenwood Williamson)接觸模型來計(jì)算粗糙峰接觸和移動(dòng)產(chǎn)生的摩擦力。對(duì)控制方程離散化處理,結(jié)合周期性邊界條件對(duì)摩擦潤(rùn)滑性能參數(shù)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,并采用Matlab語(yǔ)言完成了程序的編寫。(2)對(duì)表面織構(gòu)面積率Sp、半徑R、深度dp、粗糙表面方向參數(shù)γ及織構(gòu)方向?qū)δΣ撂匦缘挠绊戇M(jìn)行數(shù)值計(jì)算,結(jié)果表明在本文試驗(yàn)條件下,最匹配的摩擦特性的圓形織構(gòu)幾何參數(shù)為織構(gòu)面積率20%、半徑100μm、深度17μm;三種典型的粗糙表面方向參數(shù)對(duì)摩擦特性有顯著影響,其中各向同性粗糙表面(γ=1)具有最優(yōu)的摩擦特性,縱向粗糙表面(γ=9)產(chǎn)生最差的摩擦特性;沿橢圓短軸方向產(chǎn)生較好的摩擦特性,沿長(zhǎng)軸方向具有較差的摩擦特性。(3)探索采用納秒紫外激光加工方法在錫青銅材料基底進(jìn)行粗糙表面構(gòu)造和微織構(gòu)陣列制備工藝,初步實(shí)現(xiàn)了表面粗糙度及方向的可控構(gòu)造,并成功制備出按特定方向分布的不同幾何特征的圓形和橢圓形微織構(gòu)陣列。(4)設(shè)計(jì)摩擦潤(rùn)滑試驗(yàn),利用UMT-2型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)旋轉(zhuǎn)模塊,采取“銷對(duì)盤”的形式模擬摩擦副間的相對(duì)滑動(dòng),對(duì)表面織構(gòu)特征及方向參數(shù)影響摩擦特性的規(guī)律進(jìn)行試驗(yàn)研究,得到不同圓形織構(gòu)幾何參數(shù)、粗糙表面方向參數(shù)和橢圓形織構(gòu)方向下對(duì)應(yīng)的摩擦系數(shù)結(jié)果。試驗(yàn)研究結(jié)果與數(shù)值計(jì)算的結(jié)果吻合較好,驗(yàn)證了數(shù)值計(jì)算結(jié)果的可靠性。
【圖文】：

(d) 六邊形 (e) 組合形(f) 三角形圖 1-1 類 織構(gòu)的 貌圖Fig.1-1 Topography of Different Types of Texture面織構(gòu)參數(shù)優(yōu)化后可以改善摩擦副間的摩擦學(xué)特性。目前為止，學(xué)者普遍認(rèn)技術(shù)提高摩擦學(xué)特性的機(jī)理主要有：①干摩擦中磨屑的捕獲作用[12]；②混次潤(rùn)滑作用和微流體動(dòng)壓效應(yīng)[13]；③流體潤(rùn)滑中的微流體動(dòng)壓效應(yīng)[14]。基表面織構(gòu)技術(shù)在機(jī)械密封，發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸，滑動(dòng)軸承中取得了成功的應(yīng)用[15,16]。承表面采用圓形織構(gòu)的設(shè)計(jì)可以減小64%的振動(dòng)，提高軸承穩(wěn)定性[17],如圖 (a) 圓形織構(gòu)提高轉(zhuǎn)子軸承穩(wěn)定性(b) 織構(gòu)化表面處理降低高速列車制動(dòng)噪聲

(d) 六邊形 (e) 組合形(f) 三角形圖 1-1 類 織構(gòu)的 貌圖Fig.1-1 Topography of Different Types of Texture織構(gòu)參數(shù)優(yōu)化后可以改善摩擦副間的摩擦學(xué)特性。目前為止，學(xué)者普遍認(rèn)技術(shù)提高摩擦學(xué)特性的機(jī)理主要有：①干摩擦中磨屑的捕獲作用[12]；②混次潤(rùn)滑作用和微流體動(dòng)壓效應(yīng)[13]；③流體潤(rùn)滑中的微流體動(dòng)壓效應(yīng)[14]�；婵棙�(gòu)技術(shù)在機(jī)械密封，發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸，滑動(dòng)軸承中取得了成功的應(yīng)用[15,16]承表面采用圓形織構(gòu)的設(shè)計(jì)可以減小64%的振動(dòng)，提高軸承穩(wěn)定性[17],如圖(a) 圓形織構(gòu)提高轉(zhuǎn)子軸承穩(wěn)定性(b) 織構(gòu)化表面處理降低高速列車制動(dòng)噪聲
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH117.1

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本文編號(hào)：2680214