表面微织构涂层-基体系统重载弹流润滑性能分析

作     者：肖洋轶 罗静 石万凯 康明林 XIAO Yang-yi;LUO Jing;SHI Wan-kai;KANG Ming-lin

作者机构：华中农业大学工学院武汉430070 农业农村部长江中下游农业装备重点实验室武汉430070 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 重庆阳江机械制造有限公司重庆400000 

基　　金：国家自然科学基金项目(51905204) 湖北省自然科学基金计划项目(2018CFB227) 中央高校基本科研业务费专项资金(2662017QD003) 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2020年第49卷第7期

页      码：159-167页

摘      要：目的研究表面涂层与织构化协同作用时摩擦副的重载弹流润滑性能,为重载传动的摩擦学设计提供参考。方法基于广义Reynolds方程、线弹性方程以及载荷平衡方程,建立表面微织构涂层-基体系统的弹流润滑模型,并无量纲化,然后运用Full-system有限元法编程求解,探讨涂层的弹性模量以及三角形织构深度、宽度、密度对系统弹流响应的影响。结果载荷一定时,薄膜涂层(2μm)的弹性模量变化(50~500 GPa)对油膜压力整体分布影响较小,但二次压力峰在硬质涂层上更为显著。在涂层与基体存在弹性模量差时,其上由微织构引起的集中应力是无涂层的2~3倍。最小油膜厚度随着涂层弹性模量的增大而增大。随着织构深度的增大(0~5μm),油膜压力和厚度波动更加明显,最小油膜厚度随之减小,系统最大等效应力也显著增大。当织构宽度增大(10~20μm)时,油膜压力和厚度波动减弱,最小油膜厚度先减小后增大。如果织构密度增大(0.5~2),油膜压力波动更为剧烈,油膜厚度波动变化不大,但其波动周期变化明显,最小油膜厚度先减小后增大。膜基界面最大剪应力出现在二次压力峰附近,织构化表面油膜压力波动越大,膜基界面剪应力波动也越大。结论存在一个最优的织构深度、宽度和密度,使得镀膜齿轮的承载能力最佳。合理的涂层选配和微织构设计,可以有效地提高齿轮的摩擦学性能,提前预防膜基系统失效。

主 题 词：表面织构 涂层 齿轮 弹流润滑 有限元 

学科分类：080503[080503] 08[工学] 080203[080203] 0805[工学-能源动力学] 0802[工学-机械学] 

核心收录：

D　O　I：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2020.07.020

馆 藏 号：203954552...