摩擦副表面织构诱导空化效应的模拟及实验研究

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:lislin
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在滑动摩擦副上进加工合理的表面织构可以有效的改善摩擦副的润滑性能。但目前对表面织构的研究还存在许多不完善之处,尤其是对表面织构诱导空化效应的研究还相对比较匮乏,缺少足够的理论支撑和直观的实验研究。因此论文采用数值模拟和实验两种方法对表面织构诱导空化效应开展研究。数值模拟方面,利用Fluent软件对建立好的表面织构流体润滑模型进行计算分析,从理论上研究空化效应对摩擦副动压润滑的影响,并在考虑空化效应的条件下,针对单个织构不同尺寸及不同形貌的模型进行求解计算,分析表面织构诱导空化效应的机理和影响因素,初步探究织构的分布密度及间距对其诱导空化效应的影响。实验方面,利用可视化实验台采集清晰的空化效应图,以此来验证表面织构能够诱导润滑油发生空化的现象。再参照模拟时考虑的因素,改变实验工况和织构参数,以计算出的摩擦系数和采集到空化效应图作为评价标准,分析不同织构的形貌尺寸参数对空化效应和动压润滑的影响,并与模拟结果进行对比分析,验证模拟结论的合理性。研究结果表明:模拟与实验结果趋势相同,表面织构在一定的速度、载荷条件下会诱导润滑油发生空化效应,在织构后端产生气泡;并且空化效应会影响摩擦副的润滑性能,随着速度的增加,动压润滑效果逐渐增强,摩擦副的摩擦系数逐渐降低;不同的织构的形貌参数对表面织构诱导空化效应和摩擦副动压润滑的影响各不相同,表面织构的长宽尺寸越大,空化效应的程度也就越大,但出现空化现象的条件也就相对越大;当织构深度接近油膜厚度时,其诱导空化、改善润滑的效果最好;相同尺寸的织构,正方形织构要优于圆形和三角形。另外,实验中发现,存在最优的面积密度8%且仅在试样入口方向加工织构的分布方式会使得表面织构对滑动摩擦副的动压润滑提升效果更显著,并在实验所选工况范围内,速度越大,其改善效果也就越明显。
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