油润滑周期分布表面微织构摩擦磨损特性及动压机理研究

作     者：姜永亮 

作者单位：中国石油大学(华东) 

学位级别：硕士

导师姓名：伊鹏

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：表面织构 激光参数 流体动压润滑 

摘      要：在工业生产领域,摩擦磨损严重影响零部件的使用寿命。如何减少摩擦磨损,提高零部件的使用寿命是机械行业中的关键问题。表面织构是近年来兴起的新型减摩耐磨研究的表面处理技术,在摩擦副表面加工出周期性排列的织构类型,能够提高表面的摩擦学性能。但目前对正弦曲线织构润滑减摩特性研究较少,本文主要对直线织构、圆形凹坑织构、正弦曲线织构的润滑减摩特性进行了深入研究。首先通过单因素法研究了激光参数对织构形貌的影响,进行激光加工工艺的分析。根据表面织构形貌规整程度、宽度、深度、宽深比选择最优激光功率、脉冲频率、扫描速度、扫描次数以及圆形凹坑填充方式。在40Cr表面制备直线织构、圆形凹坑织构、正弦曲线织构。然后,通过实验探究直线织构、圆形凹坑织构、正弦曲线织构和面积密度对摩擦系数和磨损形貌的影响。根据三种织构形貌参数和面积密度建立流体动压润滑模型,对三维模型进行结构性网格划分。根据流体动压润滑机理,推导出控制方程和膜厚方程。通过油膜压力的大小来判断织构类型、面积密度对摩擦副表面摩擦特性的表现,确定最优织构类型和面积密度。结合实验与仿真结果分析摩擦系数、试样表面磨损形貌和油膜压力变化,阐释了表面织构润滑减摩特性机理。三种织构类型相比光滑表面起到了减摩作用,正弦曲线织构平均油膜压力大于直线织构和圆形凹坑织构。25%面积密度的正弦曲线织构,减摩效果最优。