Page 55 - 《摩擦学学报》2021年第1期

52 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

1.6 1.0
Smooth Surface Smooth Surface
R q =0.01 μm R q =0.01 μm
1.5 R q =0.03 μm 0.8 R q =0.03 μm
R q =0.05 μm R q =0.05 μm
R q =0.07 μm R q =0.07 μm
1.4 0.6
P max R q =0.09 μm H min R q =0.09 μm
1.3 0.4

1.2 0.2

1.1 0.0
10 20 30 40 50 10 20 30 40 50
w/N w/N
(a) Influence of load on P max (b) Influence of load on H min

Fig. 6 Influence of load on P max and H min
图 6 载荷对无量纲最大压力和最小膜厚的影响

这是由于载荷越大，弹流润滑的流体压力分布越接近 合润滑状态，超出了本模型的适用范围. 对于弹流润
赫兹压力分布，流体动压产生的二次压力峰基本相当 滑，两接触表面的相对运动速度越快，流体动压效应
甚至小于赫兹最大压力，此时P max 仅仅受到表面粗糙 越明显，这一点与载荷的作用效果正好相反，因而
度的影响，比P 高约20%. 表面粗糙度对最小膜厚 P max 与H min 均随着速度增大而增大. 此外，相对速度对
H
H min 有较大的影响，当载荷小于30 N(P =560 MPa)时， P max 与H min 的影响还表现为速度越快，不同粗糙度表
H
粗糙度对膜厚的削弱作用尤为显著. 表面粗糙度对弹 面的P max 越接近. 这是由于速度增大导致油膜厚度及
流油膜厚度的影响主要包括表面轮廓和弹性变形两 膜厚比随之增大，流体压力受表面微凸峰的影响减
方面，当载荷增大，表面的弹性变形加大，表面微凸体 小，不同粗糙度的表面产生的最大压力P max 趋于一致.
被更大幅度的压扁，核心区的实际表面粗糙度小于原 因此，当表面间相对运动速度较小时，不能忽视粗糙
始粗糙度，因而粗糙表面引起的最小膜厚变化也相应 度对弹流压力的影响，而速度较大时则可以用光滑表
减小，然而正是在载荷较大的工况下，弹流最小油膜 面的结果加以近似. H min 与速度呈线性关系. 由于载荷
厚度将会逼近0，使弹流润滑向混合润滑过渡，此时表 不变，不同速度下表面微凸体的弹性变形基本相当，
面粗糙度对H min 的影响虽然较轻载时更小，但是更容 影响H min 的因素只有h和表面粗糙度R ，因而H min 呈现
q
易引发接触形式的变化，因此也更应该受到关注. 出非常规律的变化. 在不同速度下，由于粗糙度产生
图7为不同相对运动速度时的无量纲最大接触压 的最小膜厚差值也基本一致.
力P max 和无量纲最小油膜厚度H min ，载荷固定为50 N 由于点接触摩擦副在高速运转时容易出现打滑，
(P =670 MPa)，接触表面的粗糙度逐渐增大. 需要说 在载荷30 N(P =560 MPa)、相对运动速度10 m/s条件
H
H
明的是，当R =0.01 μm、速度为2 m/s时，摩擦副进入混 下分析滑滚比对弹流润滑油膜厚度和压力的影响，结
q
1.6 1.0
Smooth Surface
R q =0.01 μm
1.5
0.8 R q =0.03 μm
R q =0.05 μm
1.4
0.6 R q =0.07 μm
P max 1.3 Smooth Surface H min R q =0.09 μm
R q =0.01 μm 0.4
1.2 R q =0.03 μm
R q =0.05 μm
1.1 R q =0.07 μm 0.2
R q =0.09 μm
1.0 0.0
2 4 6 8 10 12 14 10 20 30 40 50
u/(m/s) w/N
(a) Influence of velocity on P max (b) Influence of velocity on H min

Fig. 7 Influence of velocity on P max and H min
图 7 速度对无量纲最大压力和最小膜厚的影响