[实用新型]一种具有仿生非光滑表面的滑动导轨

说明书

本实用新型公开了一种具有仿生非光滑表面的滑动导轨。这种具有仿生非光滑表面的滑动导轨相比于普通滑动导轨有更好的耐磨减阻性能，其特征是滑动导轨工作表面上分布长宽比为2:1的四边形凹坑，凹坑的深度在0.01～0.1mm之间。本新型滑动导轨由于具有类似蜣螂头部表面凹坑形貌，可以显著提高滑动导轨工作表面的耐磨性同时降低滑动导轨工作时的摩擦力，改善滑块与滑动导轨之间的润滑性能，使其使用寿命和力学性能与具有相同基体材料的光滑导轨相比有显著提高，同时减少低速重载工况下爬行现象的发生。

技术领域

本实用新型涉及用于各种机器中的减阻、耐磨滑动导轨，特别是一种具有仿生非光滑表面的滑动导轨。

背景技术

滑动导轨的作用是用来支承和引导运动部件按给定方向作往复运动。滑动导轨的运动件与承载件直接接触，其优点是结构简单、接触刚度大，缺点是摩擦阻力大、磨损快、低速重载时易产生爬行现象。目前滑动导轨多用于机床、焊接机器等需要往复移动而且承载力和刚度需求较大的设备中。

为了减小滑动导轨的摩擦力，提高运动稳定性和延长使用寿命，目前滑动导轨精加工一般采用磨削工艺，尽可能降低导轨工作表面的粗糙度。滑动导轨工作时采用润滑油润滑，滑块与导轨之间形成一层油膜，使导轨尽量接近液体摩擦状态下工作，以减小摩擦阻力，降低驱动功率，减少导轨磨损和尽量避免在低速重载条件下发生爬行现象并减少振动。但是，滑动导轨与滑块之间存在磨粒磨损、滑动导轨与滑块之间形成的油膜不稳定，工作时一般处于边界润滑状态，导轨与滑块之间的摩擦面有部分材料直接接触。这些因素都对导轨的使用寿命和导轨的使用性能有较大的影响。因此，改善滑动导轨的耐磨、减阻、润滑性能从而提高滑动导轨的使用寿命和力学性能一直是滑动导轨设计者研究的一个主要内容而且是非常有意义的。

发明内容

本实用新型的目的在于提出一种可以用于提高滑动导轨工作表面耐磨减阻性能、改善滑块与滑动导轨之间润滑性能，从而提高滑动导轨的力学性能避免滑动导轨在低速重载时爬行现象的发生，同时提高使用寿命的具有仿生非光滑表面的滑动导轨。

仿生学是研究生物系统的结构、性状、原理、行为及其相互作用，从而为工程技术提供新的设计思想、工作原理和系统构成的技术科学。仿生是未来新材料设计和制造的潜在的最有效途径，利用自然界中某些生物或物体的表面非光滑形态具有的耐磨、减阻、抗粘附、润滑等特性，根据功能需要来设计结构参数并在加工过程中控制其形成，提出了仿生非光滑表面新型滑动导轨的模型。

非光滑形态是通过对生物体材料的结构和静态学、动力学性能研究提出来的仿生新思想。对蜣螂表面形貌的研究发现，其头部甲壳上均匀分布着类似四边形的凹坑，其体表凹坑深度15～20μm，凹坑长度100～200μm，凹坑宽度70～100μm，凹坑的长宽比近似为 2:1，这种体表形貌具有减阻、耐磨、抗挤压、抗裂纹等功能。根据蜣螂体表凹坑形貌的特性，可以将其耐磨、减阻、抗裂纹的特性应用于滑动导轨以提高导轨的使用寿命和力学性能。