【摘要】：摩擦磨損嚴重降低了能源的利用率,表面織構(gòu)技術作為可行的改善摩擦學性能的技術,在交通運輸、機械制造、航空航天產(chǎn)業(yè)等領域具有重要的應用價值。混合潤滑狀態(tài)下,摩擦副界面由粗糙峰直接接觸和潤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“二次潤滑”和“微流體動壓”的效應,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)技術的關鍵所在。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)對摩擦潤滑性能的影響機理和規(guī)律,從而為織構(gòu)化表面的設計提供理論指導,對混合潤滑狀態(tài)下織構(gòu)化表面影響摩擦特性的設計參數(shù)從理論、仿真、制備和試驗四個方面進行研究,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滑液的控制方程,并采用GW(Greenwood Williamson)接觸模型來計算粗糙峰接觸和移動產(chǎn)生的摩擦力。對控制方程離散化處理,結(jié)合周期性邊界條件對摩擦潤滑性能參數(shù)進行數(shù)值計算,并采用Matlab語言完成了程序的編寫。(2)對表面織構(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行數(shù)值計算,結(jié)果表明在本文試驗條件下,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行粗糙表面構(gòu)造和微織構(gòu)陣列制備工藝,初步實現(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)設計摩擦潤滑試驗,利用UMT-2型摩擦磨損試驗機旋轉(zhuǎn)模塊,采取“銷對盤”的形式模擬摩擦副間的相對滑動,對表面織構(gòu)特征及方向參數(shù)影響摩擦特性的規(guī)律進行試驗研究,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)方向下對應的摩擦系數(shù)結(jié)果。試驗研究結(jié)果與數(shù)值計算的結(jié)果吻合較好,驗證了數(shù)值計算結(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特性。目前為止，學者普遍認技術提高摩擦學特性的機理主要有：①干摩擦中磨屑的捕獲作用[12]；②混次潤滑作用和微流體動壓效應[13]；③流體潤滑中的微流體動壓效應[14]�；砻婵棙�(gòu)技術在機械密封，發(fā)動機汽缸，滑動軸承中取得了成功的應用[15,16]。承表面采用圓形織構(gòu)的設計可以減小64%的振動，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特性。目前為止，學者普遍認技術提高摩擦學特性的機理主要有：①干摩擦中磨屑的捕獲作用[12]；②混次潤滑作用和微流體動壓效應[13]；③流體潤滑中的微流體動壓效應[14]�；婵棙�(gòu)技術在機械密封，發(fā)動機汽缸，滑動軸承中取得了成功的應用[15,16]承表面采用圓形織構(gòu)的設計可以減小64%的振動，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噪聲
【學位授予單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TH117.1

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本文編號：2680214