Page 61 - 《摩擦学学报》2021年第3期

350 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

面的综合作用下减小. 在r=540 r/min时，尽管微织构 能够看出，低速条件下织构上部流体存在一定波动，
内的流体已经形成具有较大涡宽的涡流，流体动压润 并在进入织构时仍保持较大流速，使织构内流体具有
滑效应良好，但上层流迹线趋于平缓，湍流减弱，能量 较大的速度差，最大水膜压力较小；但与高转速时相
损失降低，相应地摩擦系数增大. 于是，摩擦系数呈现 比，其流迹线显得稀疏而波动很小，且近乎垂直于织

出先减小后增大的趋势. 构上部的水膜整体流动方向，动压润滑效应难以形
再横向比较两组不同形状的月牙形织构截面处 成，摩擦系数较大. 随转速增大，织构上部流迹线波动
水膜的流迹线图，能够发现，型号CC0808织构在低速 和内部流速差均不断减小，同时内部流体逐渐形成涡
条件下具有更好形成湍流漩涡的趋势；在高速条件 核半径越来越小的涡流，水膜承载能力也逐渐上升.

下，其微织构内部的涡流相比于型号SC0808织构具有 与此同时，摩擦系数也经历了从中速条件下流体动压
半径更小的涡核，湍流也更弱，因此其在不同转速下 润滑状态逐渐形成，且一级径向脊结构下部流体还保
轴承的承载能力均更优. 比较二者的摩擦系数还能得 持一定的湍流状态，其先不断减小；到高速条件下织
出，在低转速下，型号CC0808织构更多地依靠仿生蜡 构内部流体均形成涡流，能量损失的降低又使其逐渐
质晶结构处的流体润滑与波动造成的能量损失，拥有 上升的过程.
比型号SC0808织构更低的摩擦系数. 随转速增加，型 再对3组不同形状的径向脊形织构截面处水膜的
号CC0808织构上部的流迹线波动明显减弱，能量损 流迹线图进行比较，包括图7(d~i)，发现低速条件下织
失降低，蜡质晶结构处的流体也有形成湍流漩涡的趋 构内部流体均拥有较大的流速差，流迹线近乎垂直于
势；而型号SC0808织构上部流迹线仍保持一定波动， 织构上部水膜的整体流动方向，水膜承载能力甚至小
故高转速下其减摩性能更优. 于无织构的轴承；尽管减摩性能得到了一定改善，但
图7(a~c)所示为在r=60、300和540 r/min的转速条 更多取决于织构本身对润滑水的输送能力. 转速逐渐
件下，型号SR0202织构截面处水膜的流迹线图，由此 升高后，更易输送润滑水的型号SR0202和DR0202织
解释摩擦系数先减后增和水膜压力逐渐升高的原因. 构便具有更低的摩擦系数，而更能保持润滑水膜连续

(a) (b)
Velocity 3.00 Velocity 15.0
2.25 11.3
1.50 7.50
0.75 3.75
(m/s) 0.00 (m/s) 0.00
(c) (d)
Velocity 27.0 Velocity 3.00
20.3 2.25
13.5 1.50
6.75 0.75
(m/s) 0.00 (m/s) 0.00
(e) (f)
Velocity 15.0 Velocity 27.0
11.3 20.3
7.50 13.5
3.75 6.75
(m/s) 0.00 (m/s) 0.00
(g) (h)
Velocity 3.00 Velocity 15.0
2.25 11.3
1.50 7.50
0.75 3.75
(m/s) 0.00 (m/s) 0.00
(i)
Velocity 27.0
20.3 (a~c) SR0202, r=60, 300 and 540 r/min,
13.5 (d~f) DR0202, r=60, 300 and 540 r/min,
6.75 (g~i) CR0202, r=60, 300 and 540 r/min
(m/s) 0.00

Fig. 7 Streamline at the section of ridged textures with different shapes at different rotational speeds
图 7 不同转速条件下不同形状的径向脊形织构截面处水膜的流迹线图