[发明专利]一种具有减摩和提高油膜承载力的表面织构及其制作方法

说明书

本发明公开了一种具有减摩和提高油膜承载力的表面织构及其制作方法，本发明设计了一种筝形表面织构，表面织构的基本单元结构为筝形形状的凹坑，排列方式可为矩阵型排布，圆形均匀排布或圆形射线排布。筝形表面织构是在机械零件表面加工筝形单元形状凹坑，润滑油经由织构而形成的流体动压效应，在机械的运动接触表面能够提高油膜承载力和减小摩擦。该表面织构制作方法简单，成本低，易实现，微织构的结构可根据实际情况进行调整，应用前景较广。

技术领域

本发明属于机械摩擦学润滑技术领域，涉及一种具有减摩和提高油膜承载力的表面织构，还涉及该表面织构的制作方法。

背景技术

表面织构技术作为一种提高机械零件摩擦学性能的手段已为人们所熟知。目前，表面织构技术在缸套、轴承、密封及汽车发动机等领域被应用广泛，都表现出良好的摩擦学特性，并且有效改善了机械的摩擦磨损问题，延长了设备的使用寿命。随着现代加工技术的发展，表面织构是通过电化学、超声及激光加工等技术进行加工。目前应用的表面织构包括圆形、三角形、椭圆形及沟槽形等简单图案。然而简单规则织构形状的流体动压效应并非最优，并不能满足所有的摩擦问题的改善要求。以圆形为例，无论运动方向是哪个角度，它的流体动压效应都相同，并不能使流体动压效应最大化；并且在重载条件下，面积比相同的情况下，周长最小，那么织构边缘接触应力区面积就会最小；以三角形为例，运动方向从角到边会导致正压力区过于分散，减弱流体动压效应。因此，需要设计一种发散域和收敛域大小不同且合适的织构形状来增强流体动压效应，并且能够在同面积比条件下增大周长的织构形状，能够减少织构表面接触应力集中造成的不利于减摩、耐磨的反作用，提高油膜承载力和减小摩擦。

风筝升空是利用空气的动力，风筝以一定的倾角运动，下翼面的气流对风筝的作用力使风筝向上运动。此现象类似于微织构油膜流体动压效应的举升力，使得上下两表面分离。本发明依据风筝升空的原理设计了一种筝形表面织构，可实现增强流体动压效应，增大油膜承载力，减小摩擦。该表面织构制作方法简单，成本低，易实现，微织构的结构可根据实际情况进行调整，应用前景较广。

参考文献

[1]Grabon W,Koszela W,Pawlus P,Ochwat S.Improving tribologicalbehaviour of piston ring-cylinder liner frictional pair by liner surfacetexturing[J].Tribology International,2013,61:102-108.

[2]Kovalchenko A,Ajayi O,Erdemir A,Fenske G.Friction and wearbehavior of laser textured surface under lubricated initial point contact[J].Wear,2011,271(9-10):1719-1725.

[3]Qiu M,Minson BR,Raeymaekers B.The effect of texture shape on thefriction coefficient and stiffness of gas-lubricated parallel slider bearings[J].Tribology International,2013,67(4):278-288.

[4]Kim B,Chae YH,Choi HS.Effects of surface texturing on thefrictional behavior of cast iron surfaces[J].Tribology International,2014.