本文關(guān)鍵詞：表面微凹坑陣列對(duì)流體動(dòng)壓潤滑性能的影響

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【摘要】：摩擦學(xué)是一門以節(jié)約能源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、提高生命質(zhì)量為主要研究目標(biāo)的技術(shù)學(xué)科。摩擦學(xué)技術(shù)的應(yīng)用正在為解決全球面臨的資源緊缺、環(huán)境破壞等嚴(yán)重問題做出巨大的貢獻(xiàn)。近些年來，表面織構(gòu)技術(shù)已經(jīng)被證明是改善摩擦副摩擦學(xué)性能的有效技術(shù)手段，并引起了摩擦學(xué)界的普遍關(guān)注，成為了研究的熱點(diǎn)。 研究人員多是通過摩擦因數(shù)的測(cè)量來研究織構(gòu)化表面的摩擦學(xué)性能，而從油膜厚度入手分析表面織構(gòu)對(duì)潤滑性能的影響還較少。通過對(duì)流體動(dòng)壓潤滑狀態(tài)下油膜厚度的測(cè)量分析織構(gòu)化表面的摩擦學(xué)性能將是本文研究的主要內(nèi)容。 本文利用光干涉原理實(shí)現(xiàn)了油膜厚度的測(cè)量，研究了在不同載荷與速度條件下織構(gòu)化表面的潤滑性能。分別從直徑、面積率、排布和深度四個(gè)方面對(duì)微凹坑進(jìn)行設(shè)計(jì)。本課題采用光刻和濕法刻蝕工藝在硅片表面制備了所設(shè)計(jì)的微凹坑陣列，并利用油膜測(cè)試系統(tǒng)，研究了微凹坑型織構(gòu)對(duì)油膜厚度特性的影響規(guī)律，同時(shí)通過建立的承載力分析模型，得到了油膜承載特性，進(jìn)一步分析了微凹坑型織構(gòu)改善摩擦副潤滑性能的作用機(jī)理。 本文的研究結(jié)果表明，合適幾何參數(shù)的微凹坑型織構(gòu)可以增加油膜的厚度，提高油膜的承載能力，改善流體動(dòng)壓潤滑性能。一、直徑較小的微凹坑型織構(gòu)可以有效增加油膜的厚度，提高油膜的承載能力。二、面積率是影響織構(gòu)化表面的潤滑性能的重要因素，在直徑分別為200μm和400μm的條件下，面積率為5%的微凹坑型織構(gòu)均表現(xiàn)出最優(yōu)效果，顯著提高了油膜的承載能力，其中當(dāng)直徑為200μm時(shí)，與無織構(gòu)對(duì)比，面積率為5%的微凹坑使油膜的最大承載量提高了約為27%。三、合理的凹坑排布形式可以進(jìn)一步改善摩擦副的潤滑性能，在微凹坑面積率相同的條件下（r=5%），排布為60°的微凹坑型織構(gòu)可以使油膜的承載能力得到進(jìn)一步提高，與排布為0°的微凹坑相比，最大油膜承載量增加了28%。四、深度較淺的微凹坑型織構(gòu)有利于油膜的形成，改善了摩擦副的潤滑性能。 通過對(duì)試驗(yàn)規(guī)律的總結(jié)與分析，發(fā)現(xiàn)微凹坑型織構(gòu)改善流體動(dòng)壓潤滑性能的機(jī)理可能如下： 1、由于微凹坑陣列起到了一定的密封效果，抑制了端泄現(xiàn)象的影響，從而提高了油膜的實(shí)際承載能力。 2、微凹坑本身產(chǎn)生了附加流體動(dòng)壓力，從而整體上提高了油膜的承載能力，并且微凹坑相互之間的壓力影響會(huì)改變整個(gè)摩擦副表面的承載特性。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH117

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本文編號(hào)：1194342