车辆双向旋转轴向滑动支承微织构润滑特性研究

摘要

在当今社会，车辆占有重要的地位，其正向着安全、高速等方向发展，速度的大小则是由车辆行星传动系统决定，而行星轮转速提高的主要方式之一则是提高行星轮双向旋转轴向滑动支承的转速。为减少行星齿轮的双向旋转轴向滑动支承磨损，基于仿生学原理，参照其结构，设计微织构模型，并将其运用在双向旋转轴向滑动支承端面，在其端面加工微织构，当液体流过时，利用其产生的流体动压效应，改善其润滑效应，减小摩擦。 在双向旋转轴向滑动支承表面织构方面，将仿生理念引入表面微织构，根据其结构设计三种槽型，即抛物线槽、双抛线梯形槽、双抛物线三角形槽。建立基于质量守恒边界条件的空化效应数值模型，分析不同槽型的工况参数和结构参数对润滑特性的影响。研究表明：从转速、沟槽数量、槽宽比、槽深和径向宽度方面对这三种槽型进行对比，油膜承载力最大的是双抛线三角形槽，润滑油流量最大的则是双抛物线梯形槽。若综合考虑其润滑性能，较前两者，抛物线槽则较好。对不同开口大小的抛物线槽进行比较时，槽深比的最优取值范围为3.5至4.5时，其油膜承载力最大。当槽数为8至12个时，其有所对应的抛物线槽油膜承载力最佳。抛物线槽数为18时，润滑油流量达到最大。 建立双向旋转轴向滑动支承油膜润滑平均流量模型以及粗糙表面分形接触模型，并将上述模型叠加进行求解。该模型可以较好地解决三个问题，即：混合润滑、流体动力润滑和空化效应，并在车辆双向旋转轴向滑动支承全转速范围内进行数值求解。研究表明：在混合润滑阶段，承载力主要由两部分构成：流体静压力和粗糙峰；转速增大，摩擦系数和粗糙峰的接触力变小，流体动压效应和相应的油膜承载力增大。当转速增大到某一临界值，摩擦系数、膜厚和润滑油的流量在此阶段上升，粗糙峰接触部分消失，标志着双向旋转轴向滑动支承从混合润滑状态过渡到流体动力润滑状态。

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