基于表面修饰的液滴供油对面接触限量供油润滑影响的研究

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面接触是机械零部件典型的接触形式,为保证其润滑效果,人们常采用保守的润滑方式,即添加过量的润滑剂,造成过高的摩擦功耗和资源浪费。当前摩擦学设计提出了限量供油润滑的概念,即通过限制润滑油供给使零部件工作在降磨减摩最佳润滑区域,降低摩擦功耗。本文采用表面修饰方式来实现摩擦表面供油的改善,以提高面接触副限量供油润滑条件下的润滑性能。利用面接触滑块轴承润滑油膜测量系统,在限量供油条件下,通过转移膜、表面涂层-表面织构的方式得到液滴供油,试验研究了其对面接触润滑油膜的影响;并根据试验结果进行数值模拟,分析了不同供油模型对面接触副油膜润滑的影响。首先,研究了限量供油条件下,滑块表面涂镀疏油FAS(C13H13F17O3Si)膜对面接触润滑油膜的影响。部分FAS膜可透过油膜自发地转移到玻璃盘上。由于转移FAS膜的反润湿作用,玻璃盘面上接触区出口的润滑油膜回流增强,润滑油在玻璃盘润滑轨道上由原来的双侧脊分布转变为液滴分布,并向润滑轨道中心区域聚集,增强了入口区供油,油膜厚度增加。其次,研究了玻璃盘面上涂镀AF防指纹油时,滑块入口侧面表面织构对面接触润滑油膜的影响。在限量供油条件下,AF盘表面的润滑油呈液滴的分布;随速度提高,由于毛细力的作用,润滑油出现爬移现象,固定在入口区前端,接触区内无法形成有效地油膜承载;增加润滑油供给、使用低黏度润滑油可缓解润滑油的爬移;滑块侧面的表面织构,可主动将润滑油运输至接触区,显著提高润滑性能。最后,根据试验采集到的轨道上润滑油分布情况,数值分析了液滴供油模型和原始的侧脊限量供油模型。研究了不同工况参数(速度、供油量、载荷、黏度等)对接触区压力和膜厚的影响规律,并对比了两种限量供油模型下的润滑特性;数值分析结果与试验结果有较好地一致性。
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