Page 138 - 《摩擦学学报》2021年第5期

第 5 期 王丽丽, 等: 微织构尺寸对轴承摩擦磨损性能的影响 727

擦系数降低；当微织构密度增大到一定范围后，微织 3.3
2
2
2
2
2
2
R =1 R =2 R =4 R =5 R =8 R =9
构会占据油膜的大部分区域，成为油膜的主体，在这 3.2
种情况下，油膜的相对厚度增加；随着油膜厚度的增 3.1
加，滑动轴承的动压效应减小，润滑性能降低，因此在 Dimensionless wear amount 3.0
2 2.9
R =13时，滑动轴承润滑性能突然大幅度降低.

1.5 微织构尺寸对磨损性能的影响 2.8
图6为滑动轴承磨损量随微织构尺寸的变化规 2.7
律，图7为微织构无量纲深度H =0.03时，不同微织构 2.6 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06
p
尺寸的情况下磨损区域示意图. 通过观察图6可以发 Dimensionless depth

现，随着微织构深度的增加，磨损量大致呈先降低后 Fig. 6 Variation of wear volume with micro texture sizes
增加趋势；随着微织构尺寸的增加，磨损量同样呈先 图 6 磨损量随微织构尺寸的变化规律
降低后增加趋势；在微织构深度H =0.03时，磨损量值
p
向边缘处的油膜厚度较小，容易引起粗糙峰接触.
相对较小，微织构尺寸R =5时，滑动轴承磨损量相对
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较小. 通过观察图7发现，改变微织构尺寸对磨损区域 2 试验研究
2
2
的影响较小，在R =4时磨损区域最小，R =9时磨损区
2
2
域最大，R =4时的磨损区域比例相对R =9时的磨损区 为了进一步验证数值计算结果的正确性，在摩擦
域比例降低了接近8.43%. 造成这种现象是由于当微 副表面加工不同尺寸的微织构进行摩擦磨损试验，并
2
织构深度H =0.03及微织构尺寸R =4和5时，滑动轴承 将得出的试验结果与数值分析进行对比，从实际情况
p
动压效果较好，在承载力相同情况下，油膜厚度值相 分析数值计算的可靠性.

对较大，有效避免粗糙峰接触，进而磨损区域减小，磨 2.1 微织构试件的制备
损量降低. 同时还可以发现，磨损区域主要位于轴承 试验采用45钢作为试验材料，选用大止推圈-大
轴向边缘位置，且距离轴向边缘越近磨损越严重，这 试环摩擦副进行摩擦试验，其中上试件为大止推圈，
主要是由于在轴承轴向中心位置附近的弹性变形较 下试件为大试环，大止推圈的下表面与大试环的上表
大，而在轴向边缘位置弹性变形较小，导致在接近轴 面为面-面接触，与滑动轴承的接触形式一致. 在大试

0 0 0
0.4 0.4 0.4
Axial length 0.8 Axial length 0.8 Axial length 0.8

1.2
1.2
1.2
1.6 1.6 1.6
2.0 2.0 2.0
*
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*
*
*
*
0 1/2 π π 3/2 π 2π 0 1/2 π π 3/2 π 2π 0 1/2 π π 3/2 π 2π
Circumferential angle Circumferential angle Circumferential angle
2
2
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(a) R =1 (b) R =2 (c) R =4
0 0 0
0.4 0.4 0.4
Axial length 0.8 Axial length 0.8 Axial length 0.8
1.2
1.2
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1.6 1.6 1.6
2.0 2.0 2.0
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0 1/2 π π 3/2 π 2π 0 1/2 π π 3/2 π 2π 0 1/2 π π 3/2 π 2π
Circumferential angle Circumferential angle Circumferential angle
2
2
2
(d) R =5 (e) R =8 (f) R =9

Fig. 7 Schematic diagram of wear area under different micro texture sizes
图 7 不同微织构尺寸轴承的磨损区域示意图