平行运动的粗糙表面润滑承载性能研究-摩擦学学报.PDF

第 28 卷 　第 2 期 摩 擦 学 学 报 Vo l 28, 　No 2 2008 年 3月 TR IBOLO GY M arch, 2008 平行运动的粗糙表面润滑承载性能研究 姚华平 , 黄 　平 (华南理工大学 机械工程学院 , 广东 广州 　510640) 摘要 : 分析了微米级润滑膜条件下 ,光滑表面在静止粗糙表面上平行运动时的润滑状态及其承载机制 ,利用 R eyno ld s 流体润滑方程分析粗糙度对油膜压力 、载荷及摩擦系数的影响 ,采用有限差分法计算在正弦和随机粗糙峰条件下油膜 的压力分布曲面图 ,通过改变正弦粗糙度的峰高和波长分析油膜承载能力和摩擦系数随粗糙度变化的规律 , 同时分析 了最小油膜厚度对润滑状态的影响. 结果表明:两光滑平行运动的平面无法承载 ,而粗糙表面微粗糙峰的收敛楔形部 分可以形成流体动压润滑膜并承受一定载荷 ;在给定最小油膜厚度的条件下 ,随着正弦波峰值增加 ,承载能力达到最 大值后缓慢降低 ,摩擦系数达到最小值后缓慢增大 ;除了粗糙峰波长很小时摩擦系数很大以外 ,波长对摩擦系数的影 μ 响很小 ,而承载能力随波长以二次曲线变化并出现最大值 ;在给定粗糙度幅值条件下 ,当最小膜厚在 1～100 m 时 ,随 着最小油膜厚度的增加 ,承载能力减小 ,摩擦系数逐渐增大. 关键词 : 平行运动 ; 粗糙表面 ; 润滑 ; 承载能力 中图分类号 : TH 117. 2 文献标识码 : A 文章编号 :(2008) 02 015005 　　当表面粗糙度与润滑膜的平均厚度处于同一数 的收敛或发散的楔形 ,收敛部分润滑油可形成流体 量级时 , 粗糙度对润滑性能的影 响不可忽视 [ 1 ] . 动压润滑膜并承受外载 ,而发散部分因液体不能承 Chang等 [ 2 ]采用部分油膜弹流润滑的随机模型和计 受拉应力而破裂 ,表面因粗糙而产生的总油膜压力 算粗糙峰接触压力的程序 ,模拟了粗糙峰的接触过 使得整个润滑膜具有一定的承载能力 ,粗糙度的承 程和粗糙表面在 EHL 状态下固体与固体的接触. 载起到了主要作用. P ing[ 3 ]提出了 1种用实际测量得到的粗糙度值来计 本文分析了光滑表面在静止粗糙表面平行运动 算表面接触压力的计算模型. 郭峰等 [ 4 ] 通过对不同 时的承载机制 ,给出正弦与随机粗糙表面的计算压 工况参数下热弹流的完全数值求解 ,研究了由磨损 力分布并用正弦粗糙度模拟实际的粗糙表面 ,通过 引起的接触表面几何轮廓的改变对点接触润滑效应 改变粗糙度的峰高和波长分析油膜的承载能力和摩 的影响. 汪家道等 [ 5, 6 ] 研究表明表面具有一定尺寸 擦系数的变化规律. 范围内的规则凹坑可 以改善表面润滑状况. 梅雪 [ 7 ] 1　数学模型 松 等研究了在非稳态速度 以及不同的滚滑率等 工况下 ,表面凹坑通过润滑接触区时的微弹流润滑 假定下表面为静止的粗糙表面 ,上表面为沿 x 特征. 王顺等 [ 8 ]研究了混合润滑摩擦力的计算以及 方向平行运动的光滑表面 ,润滑油为牛顿流体 , 由于 粗糙度幅值和纹理对摩擦力的影响. 只考虑面接触问题 ,所产生的压力一般不足以使表 水平运动的润滑表面形成流体动压润滑的条件 面发生弹性变形 , 因此将其作为流体动力润滑问题 是两表面构成收敛楔形 , 因此两平行运动的光滑表