仿生非光滑表面配流副潤(rùn)滑承載機(jī)理數(shù)值模擬及摩擦磨損實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、配流副是水壓軸向柱塞泵的關(guān)鍵摩擦副，由于其工作在腐蝕性強(qiáng)、潤(rùn)滑條件差的水環(huán)境中，很容易因?yàn)槟p與腐蝕的作用而失效，這嚴(yán)重影響著水壓軸向柱塞泵的效率、穩(wěn)定性及使用壽命，是學(xué)者們研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。隨著仿生學(xué)的發(fā)展，尤其仿生非光滑表面效應(yīng)的提出，為改善水壓軸向柱塞泵關(guān)鍵摩擦副的摩擦磨損性能指出了新思路。因此，開(kāi)展仿生非光滑表面配流副潤(rùn)滑承載機(jī)理及其摩擦磨損特性的研究，并將研究結(jié)果應(yīng)用到指導(dǎo)水壓軸向柱塞泵仿生非光滑表面配流副的設(shè)計(jì)中，具有重要的

2、理論意義和廣闊的工程應(yīng)用前景。
　　本文以水壓軸向柱塞泵仿生非光滑表面配流副為研究對(duì)象，首先采用數(shù)值模擬的方法對(duì)仿生非光滑表面潤(rùn)滑水膜的流場(chǎng)進(jìn)行了模擬，分析其潤(rùn)滑承載機(jī)理；然后采用摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的環(huán)盤(pán)摩擦磨損形式模擬配流副的工作模式，對(duì) GF/EPR及CFRPEEK仿生非光滑表面試樣進(jìn)行摩擦磨損實(shí)驗(yàn)研究，分析仿生非光滑表面試樣的摩擦磨損特性及機(jī)理；最后將仿生非光滑表面應(yīng)用到實(shí)際配流盤(pán)中進(jìn)行水壓軸向柱塞泵中的摩擦磨損實(shí)驗(yàn)研究，分析仿

3、生非光滑表面配流副的摩擦磨損特性。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　采用 Solidworks建立了仿生非光滑表面潤(rùn)滑水膜的流體域幾何模型，并用Gambit進(jìn)行網(wǎng)格劃分，采用Fluent中的穩(wěn)態(tài)、隱式求解器求解連續(xù)性方程、N-S方程和標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型，對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行分析求解。研究凹坑形狀、水膜厚度、凹坑直徑、凹坑分布個(gè)數(shù)與轉(zhuǎn)速變化對(duì)仿生非光滑潤(rùn)滑水膜的速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、表面承載力的影響，分析仿生非光滑表面潤(rùn)滑水膜的潤(rùn)滑承載機(jī)理。
　　采

4、用環(huán)盤(pán)摩擦形式對(duì)配流副的工作模式進(jìn)行模擬，使用316L不銹鋼制作光滑表面環(huán)試樣，CF/EPR制作不同類(lèi)型仿生非光滑表面的盤(pán)試樣，在MMU-5G標(biāo)準(zhǔn)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)完成海水浸泡潤(rùn)滑條件下的摩擦磨損實(shí)驗(yàn)?；诓牧蠈W(xué)、摩擦學(xué)理論，以摩擦系數(shù)、實(shí)驗(yàn)溫升、試樣磨損前后的表面形貌變化、磨損量、表面粗糙度為研究指標(biāo)，詳細(xì)分析各類(lèi)型 GF/EPR仿生非光滑表面試樣與316試樣的摩擦磨損特性及機(jī)理。
　　參考某型號(hào)水壓軸向柱塞泵配流副結(jié)構(gòu)，使用 CF

5、RPEEK制作不同類(lèi)型仿生非光滑表面的盤(pán)試樣，使用431不銹鋼制作光滑表面環(huán)試樣，在MMD-5A摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上完成海水浸泡潤(rùn)滑條件下的摩擦磨損實(shí)驗(yàn)。以摩擦系數(shù)、試樣磨損前后的表面形貌變化、磨損量等作為研究指標(biāo)，分析不同凹坑類(lèi)型對(duì) CFRPEEK試樣與431試樣的摩擦磨損性能的影響。
　　基于上述研究，采用 CFRPEEK設(shè)計(jì)加工仿生非光滑表面配流盤(pán)，替換實(shí)際水壓軸向柱塞泵中原裝配流盤(pán)在水液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)上開(kāi)展摩擦磨損實(shí)驗(yàn)，研究仿生非光