激光微造型凹坑表面形貌摩擦特性的研究

发布时间：2020-06-21 03:09

【摘要】： 摩擦副的表面形貌与其摩擦磨损性能密切相关,表面微造型作为改变机械摩擦性能的技术近年来已成为一个研究的热点。本文分析了诸多表面微造型技术的优劣,指出激光以其优异的加工特性(无接触加工、加工速度快、对环境无污染),成为表面微造型的首选加工手段。在对激光表面微造型国内外研究现状分析后,发现对规则凹坑形貌的研究大多面向面接触副,在线接触副下的研究较少,因此,本文针对规则凹坑表面形貌对线接触副摩擦特性的影响进行了试验研究。采用Nd:YAG连续激光在试件表面上加工出规则分布的圆形凹坑状形貌,并对表面形貌进行了测量。在MHK-500环块摩擦磨损试验机上对具有不同凹坑分布参数的凹坑形貌表面及无凹坑光滑面进行了摩擦试验,对凹坑的参数:凹陷面积比、直径大小、凹陷深度对摩擦系数、摩擦副间温升的影响进行了考察。结果表明:当凹坑参数合理时,能显著降低线接触摩擦副间的摩擦系数和温升;凹坑凹陷面积比影响着摩擦表面实际承载面积及凹坑处油膜压力大小的变化;凹坑直径应较Hertz弹性接触理论宽度稍大时为优;规则凹坑深径比在20%～30%左右时降低摩擦程度较大;线接触摩擦副的接触面积有限,凹坑大小、凹陷面积比参数直接影响着接触区域内的凹坑数量及油膜压力的分布,在选择规则凹坑的分布参数时,凹坑的凹陷面积比、直径大小以及凹陷深度应综合起来考虑,以使凹坑所产生的减摩效果发挥最佳。本文的研究结果为激光微造型规则凹坑形貌应用于线接触摩擦副下以降低机械零部件的摩擦提供了试验数据和设计依据。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH117.1
【图文】：

激光打标机

图3一 1HGL一LSY50F型激光打标机3.2.2环块接触区尺寸计算及试样表面凹坑尺寸设计1895年HertZ解决了理想光滑物体线接触和点接触时的弹性接触理论问题。HertZ接触理论是根据完全弹性体的静态接触条件得出的，通常被用来计算曲面接触副的弹性变形和应力场，在摩擦学中是弹流润滑和接触疲劳磨损研究的理论基础之一。Hertz理论也被广泛用于计算实际接触面积[6]。工程实际中的接触表面可能是各种形状的曲面，但由于接触区的宽度远小于接触点的曲率半径，因而可以对接触表面作适当的几何简化。线接触的问题可以用半径分别与接触点的曲率半径相等的两个圆柱体的接触来近似。两个弹性圆柱在法向载荷W作用下相互挤压，由于存在弹性变形，接触线扩展成为一个狭长的带状面。从润滑力学的观点分析，两个圆柱体的接触可以等效为一当量弹性圆柱和一刚性平面的接触问题。在弹流润滑研究中，可以将接触区视为平面。根据弹性模拟原则可以用一个具有当量弹性模量E’的弹性圆柱与一个刚性平面的接触来代替弹性模量分别E

试验机,外观,试块,拉力传感器

根据W使和F值由试验机测试系统软件计算出摩擦系数f值，并可在线显示。图3一 8MHK一500环块磨损试验机外观一一一少1二二三一妇产岛一!-一.一下直﨑﨑完1阂3一gMHK一500环块磨损试验机双丰!_杆测肇系统为、意!;式环，2试块，3试块坪，4润滑汕嘴，5水平器，6载荷布!_杆，7冷拣于{_杆一闷传感9{j.;’惑器加载时由电动机通过皮带轮、三角皮带等带动蜗杆和蜗轮及螺杆和升降螺母使串接的拉力传感器上升一(或下降)，通过弹簧的拉仲给试验加载。施加在试环与试块间的试验力大小即可通过拉力传感器来测量(其中

【引证文献】