表面微织构涂层-基体系统重载弹流润滑性能分析

• 作者: 康明林 石万凯 罗静 肖洋轶
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: 表面织构 涂层 齿轮 弹流润滑 有限元
• 年，卷（期）: 2020,（7）
• 所属期刊栏目: 表面摩擦磨损与润滑
• 页码范围: 159-167
• 页数: 9页
• 分类号: TG174.4|TH117
• 字数: 3443字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2020.07.020

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.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	石万凯	重庆大学机械传动国家重点实验室	42	340	10.0	16.0
2	罗静	华中农业大学工学院	3	32	2.0	3.0
4	肖洋轶	华中农业大学工学院	3	2	1.0	1.0
10	康明林		1	0	0.0	0.0