表面織構(gòu)是指通過一定的加工技術(shù)在摩擦副表面加工制備出具有一定尺寸、形狀和排列的圖案。已有的研究表明,合適參數(shù)的表面織構(gòu)可以顯著改善機械零件表面的摩擦學(xué)性能。目前,對于微凹坑型表面織構(gòu)的研究比較充分,而針對微凹槽型表面織構(gòu)的摩擦學(xué)性能研究,尤其是在潤滑理論的研究方面還比較少見。為此,論文首先通過多重網(wǎng)格法求解無量綱雷諾方程,較為系統(tǒng)地開展了具有規(guī)則直線形凹槽的全部織構(gòu)化表面、局部織構(gòu)化表面和V形凹槽的全部織構(gòu)化表面流體動壓潤滑性能的研究。 對于具有規(guī)則直線形凹槽的全部織構(gòu)化表面的研究中發(fā)現(xiàn)：直線形凹槽的寬度、深度、間距和傾斜角對潤滑油膜承載力有重要的影響；存在使?jié)櫥湍こ休d力達到最大的最優(yōu)凹槽深度、間距和傾斜角,潤滑油膜承載力隨著凹槽寬度的增加而增大。通過合理優(yōu)化直線形凹槽的幾何參數(shù)能夠顯著提高表面的動壓承載力。 對于具有規(guī)則直線形凹槽的局部織構(gòu)化表面的研究中發(fā)現(xiàn)：直線形凹槽的深度、面積密度、傾斜角和織構(gòu)化比值對潤滑油膜承載力具有重要的影響,而凹槽的寬度對潤滑油膜承載力幾乎沒有影響；存在使?jié)櫥湍こ休d力達到最大的最優(yōu)凹槽深度、傾斜角和織構(gòu)化比值；潤滑油膜承載力隨著面積密度的增大而增大；通過優(yōu)化直線形凹槽的幾何參數(shù),局部織構(gòu)化表面所產(chǎn)生的潤滑油膜承載力可以近似等價于Rayleigh階梯形滑塊。 對于具有規(guī)則V形凹槽的全部織構(gòu)化表面的研究中發(fā)現(xiàn)：V形凹槽的角度對潤滑油膜承載力具有重要的影響；存在著使得潤滑油膜承載力達到最大的最優(yōu)V形凹槽深度和橫向槽間距；潤滑油膜承載力隨著V形凹槽的寬度和邊長的增大呈線性遞增的趨勢,隨著縱向槽間距的減小而減小。 在潤滑理論研究的基礎(chǔ)上,論文隨后對微凹槽型表面織構(gòu)的激光加工工藝試驗和V形凹槽的摩擦學(xué)性能試驗進行了初步的研究： 通過采用聲光調(diào)Q二極管泵浦Nd:YAG激光器在45#鋼岡試樣表面進行微凹槽表面織構(gòu)激光加工工藝試驗,研究了工藝參數(shù)對微凹槽加工質(zhì)量的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：泵浦電流、掃描速度和重復(fù)頻率都是影響微凹槽幾何形貌參數(shù)與加工質(zhì)量的重要因素。 在UMT-2摩擦磨損試驗機上,通過采用銷-盤式摩擦副考察了V形凹槽表面織構(gòu)對減摩性能的影響,研究發(fā)現(xiàn)：在45#鋼表面制備V形凹槽表面織構(gòu)能夠有效減小表面的摩擦系數(shù),尤其是在載荷較低、速度較大的工況條件下,V形凹槽的潤滑減摩效果比較顯著；通過試驗結(jié)果與理論仿真結(jié)果的對比發(fā)現(xiàn),兩者具有一定的一致性,指出了兩者產(chǎn)生差別的原因。 論文的研究結(jié)果豐富了表面織構(gòu)的摩擦學(xué)理論,可為微凹槽表面織構(gòu)的設(shè)計及在工程中的應(yīng)用提供理論參考。
【學(xué)位單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2012
【中圖分類】：TH117.2
【部分圖文】：

圖1.1不同形狀的表面織構(gòu)Figure1.1DifferenthaPesofsurfaeetextures早在上個世紀60年代后期，Hamilton[57，ss]對圓形和正方形的微凸體進行理論和試驗研究，結(jié)果表明微凸體的幾何形狀對流體動壓性能幾乎沒有影響。然而美國肯塔基大學(xué)的siripuram和stePhens嘩】通過研究截面形狀分別圓形、正方形、菱形、正六邊形和正三角形的微凸體和微凹坑對流體動壓潤滑的影響得出，在相同的深度下，微織構(gòu)的兒何形狀和方向?qū)櫥湍さ牧黧w動壓承載力的影響較大，而摩擦系數(shù)幾乎不受織構(gòu)形狀和方向的影響。Yu等〔601對微凹坑的形狀對流體動壓潤滑的影響進行了數(shù)值分析，結(jié)果表明表面織構(gòu)的形狀對流體動壓承載力的產(chǎn)生有重要的影響，這一結(jié)果與siripuram等的結(jié)論相似。然而在運動方向?qū)α黧w動壓潤滑的影響卻與siripuram等的結(jié)果恰恰相反，Yu等的研究結(jié)果指出在織構(gòu)面積相同的情況下，當(dāng)橢圓形凹坑的長軸垂直于運動方向時形成了更大的收斂楔形區(qū)域，

第一章緒論因此產(chǎn)生了更大的流體動壓力。究其原因，可能是Yu等和siripuram等都是針對單個微織構(gòu)進行數(shù)學(xué)建模和理論分析，Siripuram等僅考慮了沿運動方向上微織構(gòu)的相互影響，Yu等則只考慮了垂直于運動方向上微凹坑的影響。隨后，Yu等[6l，劍在試件表面分別加工出圓形、正方形和橢圓形微凹坑陣列，利用往復(fù)式摩擦試驗法研究了微凹坑形狀對摩擦特性的影響。試驗研究結(jié)果與前期的理論研究結(jié)果基本一致，橢圓形微凹坑具有最好的減摩效果，其次是正方形微凹坑，圓形微凹坑的減摩效果則相對較弱，但是隨著載荷的增加，織構(gòu)形狀對潤滑減摩的影響逐漸減弱。

用下沿著長軸方向運動。當(dāng)橢圓形的凹坑平行于運動方向時，由于速度剪切力造成對流體流動的阻力減小，而流體的累積效應(yīng)隨著流體在凹坑內(nèi)流動距離的增大而增加，從而提高了流體動壓力，如圖1.3所示。Nanbu等[65]分析微凹織構(gòu)的底部形狀對彈性流體動壓力的影響得出，底部具有微楔形和微階梯軸承形的微織構(gòu)能產(chǎn)生較大的膜厚。
【引證文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 林紹義;陳貴清;顏文煅;程超增;;銦強化橢圓復(fù)合表面織構(gòu)潤滑計算[J];機電技術(shù);2012年06期

本文編號：2874172