基于流体动压润滑的表面织构设计研究文献综述

文献综述（或调研报告）：

1.表面织构研究现状

理论研究方面：1996年，以色列Technion工业大学的Etsion^[1]团队研究了半球形微孔织构，建立了数学模型，计算出微孔尺寸以及分布密度对摩擦力矩、泄漏量以及密封端面间隙的影响，结果表明，合适的凹坑尺寸能有效地改善摩擦性能，进而取得较好的密封效果；江苏大学王霄建立了圆柱形、球冠形等不同几何形貌润滑模型，采用多重网格法计算压强分布。发现不同的几何形貌对润滑摩擦性能影响很大；中国矿业大学的马晨波建立了光滑摩擦副表面织构的计算流体动力学模型，研究了不同织构参数对摩擦副表面压力的影响；江苏大学的纪敬虎采用多重网格法及超松弛高斯-赛德尔迭代法进行了理论研究。^[2]

实验研究方面：Hamiton^[3]通过在摩擦副表面简历微凸起的表面微织构形貌研究发现，微凸起产生流体动压润滑效果因此可以改善表面摩擦性能；美国Kentucky大学的Stephens^[4]进行了摩擦磨损实验，通过实验发现具有相同深度的凹槽与凸起两种不同的表面微织构形状对摩擦系数改变不明显；L.M.Vilhena^[5]利用激光器加工出凹坑，进行往复摩擦磨损试验发现，若是平面接触，当滑动速度为0.01m/s，微凹坑可减摩;Ryk^[6]研究表面织构化活塞环摩擦性能表明，微凹坑深度为10，直径为100，面积率为13%的活塞环，可降低摩擦达30%-40%;日本学者WAkuda^[7]等人进行了织构化陶瓷表面摩擦试验，凹坑加工采用了研磨喷射技术以及激光加工技术，试验结果表明：表面织构能够有效地减小摩擦，合适的表明形貌会起到显著的减摩效果；Wang^[8]等采用了再碳化硅陶瓷表面加工织构的方法提高陶瓷的承载力，表面织构由两种直径不同的凹坑阵列混合而成，结果表明，混有不同尺寸凹坑与具有单一尺寸凹坑的织构相比，承载力显著提高。

2.参数的影响

孙子炎^[9]研究了椭圆凹坑参数的影响，当椭圆凹坑长轴与速度方向平行、凹坑长短轴比较大、凹坑深度与工况油膜厚度相当、面积率为5%、凹坑等效半径较大时，可以获得较高的润滑膜压力。

纪敬虎^[10]研究了V形凹槽参数的影响，直线型凹槽的宽度、深度、间距和倾斜角对油膜承载力有重要影响，存在油膜承载力达到最大的最优凹槽深度、间距与倾斜角。V型凹槽存在着最优V型凹槽深度与横向槽间距，润滑油膜承载力随着V型凹槽的宽度和边长增大呈现线性递增的趋势，随着纵向槽间距的减少而减少。

于海武^[11]研究了凹坑的形状的影响，在实验中发现长轴与润滑剂速度方向垂直的椭圆形微凹坑总能使织构化表面表现出最优减摩效果，其次是正方形，圆形。当试验载荷为200N、曲柄转速为200r/min时，上述三种微凹坑织构化表面最大减摩率为26.7%、21.8%和18.3%。