本文關鍵詞：表面微凹坑陣列對流體動壓潤滑性能的影響

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【摘要】：摩擦學是一門以節(jié)約能源、保護生態(tài)環(huán)境、提高生命質量為主要研究目標的技術學科。摩擦學技術的應用正在為解決全球面臨的資源緊缺、環(huán)境破壞等嚴重問題做出巨大的貢獻。近些年來，表面織構技術已經被證明是改善摩擦副摩擦學性能的有效技術手段，并引起了摩擦學界的普遍關注，成為了研究的熱點。 研究人員多是通過摩擦因數的測量來研究織構化表面的摩擦學性能，而從油膜厚度入手分析表面織構對潤滑性能的影響還較少。通過對流體動壓潤滑狀態(tài)下油膜厚度的測量分析織構化表面的摩擦學性能將是本文研究的主要內容。 本文利用光干涉原理實現了油膜厚度的測量，研究了在不同載荷與速度條件下織構化表面的潤滑性能。分別從直徑、面積率、排布和深度四個方面對微凹坑進行設計。本課題采用光刻和濕法刻蝕工藝在硅片表面制備了所設計的微凹坑陣列，并利用油膜測試系統(tǒng)，研究了微凹坑型織構對油膜厚度特性的影響規(guī)律，同時通過建立的承載力分析模型，得到了油膜承載特性，進一步分析了微凹坑型織構改善摩擦副潤滑性能的作用機理。 本文的研究結果表明，合適幾何參數的微凹坑型織構可以增加油膜的厚度，提高油膜的承載能力，改善流體動壓潤滑性能。一、直徑較小的微凹坑型織構可以有效增加油膜的厚度，提高油膜的承載能力。二、面積率是影響織構化表面的潤滑性能的重要因素，在直徑分別為200μm和400μm的條件下，面積率為5%的微凹坑型織構均表現出最優(yōu)效果，顯著提高了油膜的承載能力，其中當直徑為200μm時，與無織構對比，面積率為5%的微凹坑使油膜的最大承載量提高了約為27%。三、合理的凹坑排布形式可以進一步改善摩擦副的潤滑性能，在微凹坑面積率相同的條件下（r=5%），排布為60°的微凹坑型織構可以使油膜的承載能力得到進一步提高，與排布為0°的微凹坑相比，最大油膜承載量增加了28%。四、深度較淺的微凹坑型織構有利于油膜的形成，改善了摩擦副的潤滑性能。 通過對試驗規(guī)律的總結與分析，發(fā)現微凹坑型織構改善流體動壓潤滑性能的機理可能如下： 1、由于微凹坑陣列起到了一定的密封效果，，抑制了端泄現象的影響，從而提高了油膜的實際承載能力。 2、微凹坑本身產生了附加流體動壓力，從而整體上提高了油膜的承載能力，并且微凹坑相互之間的壓力影響會改變整個摩擦副表面的承載特性。
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH117

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本文編號：1194343