Page 65 - 《摩擦学学报》2021年第3期

354 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

(a) 3.00 (b)
Velocity Velocity 15.0
2.25
11.3
1.50
7.50
0.75
3.75
0.00
(m/s) (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) ε=0.1, r=60, 300, 540 r/min,
13.5 (d~f) ε=0.7, r=60, 300, 540 r/min,
6.75 (g~i) ε=0.9, r=60, 300, 540 r/min
(m/s) 0.00

Fig. 12 Streamline at the section of DR0102 textures under different eccentricity ratios
图 12 不同偏心率条件下型号DR0102织构截面处水膜的流迹线图

都能形成整个涡核半径较小、涡宽较大的涡流，织构 抗粘附效应，能有效减少固-液界面的实际接触面积，
上部流迹线几乎没有波动. 之所以型号DR0102织构 从而促进摩擦系数的降低. 而对于型号DR0102织构，
的摩擦系数会更高，是因为其织构内部形成了数个小 其上部流迹线波动更明显，内部水流流速更高，二级
涡流，并存在少许的湍流，尽管这一定程度上有利于 径向脊结构明显有利于连续水膜的铺展及输运；一级
摩擦系数的减小，但同时更多地抑制了水膜承载能力 径向脊结构内部水流尽管会在轴承端部形成涡流，但
的提升，润滑水膜难以连续存在；加之织构上部的流 整体的水流波动更甚，若考虑为全长轴承，便能更好
迹线同样波动很小，能量难以耗散，减摩性能便恶化 地看出其润滑与减摩效应. 由此便解释了两种功能表
得更剧烈. 因此，如果仿生猪笼草结构的水润滑轴承 面织构均具有提升轴承承载能力与减摩性能的优势，

必须要应用在重载条件下，最好选用月牙形织构. 但径向脊形织构的整体优化效果比月牙形织构更好

2.5 两种功能表面织构的减摩机理分析 的原因.

图13(a~d)所示是型号CC1006和DR0102织构在
3 结论
ε=0.5、r=300 r/min的条件下沿轴承长度方向截面处水
膜的流迹线图，用以解释两种功能表面织构的润滑与 a. 相比于无织构的轴承，大多有织构轴承的最大
减摩机理. 首先能够确定的是，两种功能表面织构的 水膜压力上升、摩擦系数减小.
布置均使得轴瓦的表面形成规则的粗糙表面，每个织 b. 通过不同织构形状和尺寸下的水膜承载能力
构处的水膜膜厚增加，并形成许多个微楔形间隙以促 与减摩性能分析，得出型号CC1006的月牙形织构和
进流体动压润滑效应的形成. 再观察流迹线图可以看 型号DR0102的径向脊形织构综合性能优化最佳.
出，型号CC1006织构内部无论是月牙形结构还是仿 c. 径向脊形织构对于轴承摩擦学性能的整体优
生蜡质晶结构均形成了涡流，但水流流速和上部的流 化效果比月牙形织构更好，这是由于其有利于连续润
迹线波动很小. 对于此类多孔的粗糙表面，通常符合 滑水膜的铺展和输运，促使流体动压润滑效应的形成.
[27]
Cassie-Baxter模型 的润湿理论描述，并具有一定的 d. 轴瓦布置有仿生猪笼草结构的水润滑轴承更