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表面织构相关部分 径向滑动轴承的损坏形式 轴承常见的损坏形式有： (1) 疲劳损坏：轴承材料表面出现微细的裂纹和凹孔。如使用时间过长。 (2) 划伤损坏：轴承材料表面出现连续的划痕如。如轴承表面有硬质颗粒。 (3) 粘着损坏：滑动轴承的减磨合金有的部分由于温度过高而熔化被粘起，且会在轴承的其它位置沉积下来，形成不规则的表面形状。 (4) 腐蚀损坏：轴承表面由于化学变化而产生的颜色变暗并有脱落现象。 (5) 气蚀损坏：轴承表面由于疲劳破坏而产生逐渐脱落并产生麻点的现象。 通常认为这些损坏形式对轴承润滑是不利的，会加速轴承的损坏，加速缩短轴承的使用寿命等危害。但近些年有的学者提出了另外一个理论---表面微形貌。 他们认为在轴承表面上加工出一系列有规律的凹孔和凹槽，能提高轴承的润滑性能；也有的学者在做表面微造型基础上，在微凹孔里面添加减磨或者是增加强度的复合微粉，也提高了轴承摩擦磨损性能。 因此。表面微形貌因缺陷或人为改变（织构）能够对轴承的润滑产生影响，本部分对此开展模拟研究。 1.2 径向滑动轴承表面缺陷相关理论 (1)相关机理: 相关的表面微形貌的学者[45--49]认为轴承表面并不是越光滑越好。轴承表面具有一定形状的微孔或凹槽对润滑状态是有利的。并提出了一下表面织构对影响润滑状态的机理理论。 a.附加流体动压效应理论：微坑或微沟槽在滑油足够的情况下可以产生微小的楔形效应，形成附加的微小流的体动压润滑。 b.“二次润滑”理论：微坑或微沟槽可以充当微小的储油仓，能够向接触表面提供一定的润滑油来增强润滑的效果。 c.容纳磨损颗粒理论：干摩擦情况下，微坑和微槽可以容纳细小的因摩擦磨损而产生的磨粒，可以很大程度的降低磨粒磨损。 (2)分歧和不足 虽然研究人员对表面织构提高摩擦磨损性能的研究已取得了重要进展，但目前仍存在一些分歧和不足。 a.表面微形貌能够提高承载力的机理, 学者们在这个问题的看法不一。有的学者认为是由于微形貌两边的不对称压力而得到附加的承载力。另一些学者则认为是由于微形貌区域能够在接触表面的区域内，能够存储一定的滑油,能够起到补油的作用。因而较好保持油膜从而得到承载力。 b.在流体润滑区域, 表面微形貌能否减小摩擦因数, 来提高摩擦学方面的性能, 目前还并没有统一的意见。 c.目前对表面微形貌的研究基本都是在光滑接触表面上进行,没有考虑表面粗糙度对润滑的影响，表面粗糙度对微形貌表面的润滑摩擦性能研究很少。 虽然没有一套统一的理论。但是表面织构可以提高润滑性能是基本统一的。 1.3 表面微形貌理论模型和数值计算方法 1.3.1 表面微形貌的种类 图1 径向轴承表面微形貌示意图 模拟微形貌（或缺陷）的形状有好多种，目前主要的是圆柱孔(图2)、矩形、三角形、梯形、抛物线形、椭圆形等如图4.2，他们还有不同的分布形式，如图3所示。 具体几何结构如图示。 ( a) 矩形截面 (b) 椭圆截面 ( c) 球形截面 ( d) 抛物截面 ( e) 三角形截面 ( f) 梯形截面 图2 表面形貌为微凹坑类型 图3 凹槽分布类型 1.3.2 表面缺陷理论模型 当不考虑润滑油膜弹性变形、温度对润滑油黏度的影响，不可压无限宽轴承的Reynolds方程为 (1) 若令x=Rθ, dx=Rdθ 用极坐标表示方程则为 (2) 式中的 ρ 、μ 分别为润滑油的密度和运动黏度；R为轴承半径；U 为转轴转速；h为油膜厚度；P为油膜压力。 对式(2)进行量纲一化得 (3) 其中 b 为轴承宽度；P=pc2/6UμR；H=h/c=1+εcosθ；Y=y/b；α=R2/b2。 对于表面有缺陷的膜厚h 。应当分别缺陷求解区域内的膜厚和区域外的膜厚，即 缺陷区域外的膜厚: h=h0=1+εcosθ (4) 缺陷区域内的膜厚: h=h0+hp (5) 其中的h0为表面无缺陷时的膜厚，hp为缺陷的深度。 由于缺陷的存在和轴承的楔形效应，必须要考虑空化效应所带来的影响。采用Reynolds空化边界条件如下 轴向: P(θ,b/2)= P(θ,-b/2)=0 周向：P(0,y)= P(2π,y)=0 空化区和油膜破裂区：P(θ)= 0，?p/?θ=0 利用有限差分法将Reynolds方程离散成以下各节点的线性方程 (6) 其中： (7) (8) 经过超松弛迭代计算，求解得到各节点的压力值，然后据此求解油膜承载力、摩擦力及摩擦因数[9]。承载力计算公式为 (9) 摩擦力 (10) 摩擦因数 f=W/F