网状弹性自适应表面润滑织构制造技术

技术编号:18258598 阅读:39 留言:0更新日期:2018-06-20 09:39
本实用新型专利技术涉及一种网状弹性自适应表面润滑织构。低速时流体润滑膜厚度不足时,可自适应自动升起微米级别网状格表面组织结构。网状格织构可以改善低速边界润滑和干摩擦时过度磨损问题。无载荷或高速时摩擦副的润滑介质再次建立起流体润滑,网状格织构自动消失,不影响摩擦副稳态承载性能。网状格结构可以确保关键设备摩擦副在无高压润滑介质顶起状态或热瞬态下,仍具备较低的磨损和较好的润滑状态,可用于三代核电、舰载核动力和弹射技术等。

【技术实现步骤摘要】
网状弹性自适应表面润滑织构
本技术涉及一种网状弹性自适应表面润滑织构。
技术介绍
随着三代核电、舰载核动力和弹射技术的发展,关键设备摩擦副在无高压润滑介质顶起状态或热瞬态下,仍具备较低的磨损和较好的润滑状态。转动或滑动部件一般有两类传统摩擦副,金属类如巴氏合金,非金属类如石墨或树脂;巴氏合金用于油润滑,石墨用于水润滑,树脂即可用于油润滑也可以用于水润滑;在无高压润滑介质顶起时,摩擦副在低速油膜或水膜较低,这种边界润滑不能有效隔离摩擦副直接接触,摩擦副表面将会造成较大磨损或损坏,甚至造成剥落。所以,需要解决边界润滑状态下过度磨损问题。传统改善边界润滑有两种方法,第一种,增加摩擦副润滑介质进出两侧深度;第二种,在摩擦副表面增加微观织构(如圆形、矩形等凹坑)。第一种方法可以使得摩擦副在处于边界润滑时,增加润滑介质的供给量,虽能一定程度改善边界润滑,却导致了稳态润滑介质压力曲线峰值过高,深度过大时,介质流出侧出现负压进一步加大磨损。第二种方法可以使得摩擦副在边界润滑状态下,摩擦副表面仍然分布较多的润滑介质凹坑,但这些凹坑将会影响稳态时润滑介质在摩擦副的压力分布,降低摩擦副的承载能力,虽然改善了边界润滑状态的磨损过大问题,但却降低了稳态时的摩擦副性能。因此,需要研制一种新结构,这种表面织构,在热瞬态或低速可以自动凸起,但在稳态时又自动消失;即能改善边界润滑时过度磨损,又不影响稳态时摩擦副承载能力,表面织构可动态生成。
技术实现思路
本技术的目的提供一种可以改善低速边界润滑和干摩擦时过度磨损问题,无载荷或高速时摩擦副的润滑介质再次建立起流体润滑,网状格织构自动消失,不影响摩擦副稳态承载性能的自动凸起回网状弹性自适应表面润滑织构。本技术的技术方案为:一种网状弹性自适应表面润滑织构,基材2上表面设置凹槽3,覆盖层1布置在基材2上方,覆盖层1部分嵌入凹槽3,覆盖层1与基材2之间无间隙保持紧密连接,覆盖层1上方的表面层6与刚体直接接触部分凸起,凸起部分16是凹槽3对应的正上方表面层6,非凸起部分7上层存留润滑介质17,第二厚度5与第一厚度4比值为0.5:5。第一类网状格19在基材2的凹槽3内呈矩形分布,第二类网状格20在基材2的凹槽3内呈菱形分布,第三类网状格21在基材2的凹槽3内呈扇形分布,第四类网状格22在基材2的凹槽3内呈环形分布,第五类网状格23在基材2的凹槽3内呈螺线形分布。摩擦副为可动部分和不动部分,当可动部分处于低速运行状态或处于快速加减速瞬态状态,不动部分上方的润滑介质连续厚度将降低,当摩擦副直接接触后,凹槽3对应的正上方表面层6将会凸起,凸起部分16一般比非凸起部分7高出1微米至30微米,形成多个储存润滑介质17的等效浅水槽,等效浅水槽内的润滑介质17可大幅度降低摩擦副干摩擦面积,并提供部分流体润滑的空间,对于改善摩擦副边界润滑时的过度磨损有帮助;摩擦副流体润滑重新建立,摩擦副直接接触消失后,凸起部分16自动回落,表面层6恢复正常,不影响摩擦副稳态承载能力。第二厚度5与第一厚度4比值如果小于0.5倍,摩擦副直接接触消时,凸起部分16的凸起高度将会小于1微米,无法起到改善边界润滑的作用;第二厚度5与第一厚度4比值如果大于5倍,凸起部分16的凸起高度将会远大于10微米,将会增加覆盖层1内应力,并降低边界润滑效果,超出边界润滑时润滑介质流体膜的厚度数量级。本技术网状格自润滑表面织构,与第一类增加摩擦副润滑介质进出两侧深度传统改善边界润滑方法相比,即可在摩擦副边界润滑状态下凸起网状结构,网状结构内部可以存微米级润滑介质润滑薄膜,可以改善边界润滑干摩擦,当摩擦副之间分离流体润滑建立,凸起网状结构回落,这样不会影响稳态时承载能力,不会发生诸如出水边负压问题产生的过度磨损。与第二类增加表面不可变化的凹坑传统改善边界润滑方法相比,即可在摩擦副边界润滑状态下凸起网状结构,网状结构内部可以存微米级润滑介质润滑薄膜,可以改善边界润滑干摩擦,当摩擦副之间分离流体润滑建立,凸起网状结构回落,这样不会影响稳态时承载能力,不会发生诸如传统式表面凹坑降低稳态承载力的弱点。本技术网状格自润滑表面织构经过了某水润滑推力轴承台架试验验证,在无高压水顶起的工况下,经过了多次启停和失电惰转试验,经拆机检查,推力瓦瓦面发现网状格摩擦痕迹,说明推力瓦瓦面经过网状格自润滑表面织构改进,可以改善边界润滑过度磨损。附图说明图1本技术的一种网状格自润滑表面织构结构图图2为图1俯视图图3为图1的项3放大图图4为图2的侧视放大图图5为矩形网状格俯视图图6为菱形网状格俯视图图7为扇形网状格俯视图图8为环形网状格俯视图图9为螺线形网状格俯视图图10为反向梯形凹槽图图11为正向梯形凹槽图图12为正向凸出柱面凹槽图图13为正向凸出锥形凹槽图图14为反向凸出锥形凹槽图图15为三角型凹槽图图16为半圆形凹槽图图17为网状格凸起高度分布图图18为网状格底部应力分布图具体实施方式:图1为一种网状格自润滑表面织构,基材2上表面设置凹槽3,覆盖层1布置在基材2上方,覆盖层1部分嵌入凹槽3,覆盖层1与基材2之间无间隙保持紧密连接,覆盖层1的上方表面层6为平面或柱面;覆盖层1属于低弹性模量材料,基材2为高弹性模量材料。无载荷时表面层6不会凸起;高转速有流体润滑时,表面层6不被接触,因此表面层6也不会凸起。如图2所示,覆盖层1上方的表面层6在被接触时发生部分凸起,凸起部分16恰恰是凹槽3对应的正上方表面层6,润滑介质17处于凸起部分16包络。在低转速或热瞬态时,间隔分布的润滑介质17对边界润滑或干摩擦所引起的过度磨损有较大改善。如图3所示,第二厚度5与第一厚度4比值为0.5倍至5倍,凹槽3的一般形状为矩形凹槽18。第二厚度5过厚时,覆盖层1凸起会过大,第一厚度4过小时,会降低凸起效果。如图4所示,覆盖层1在被接触时发生部分凸起,凸起部分16恰恰是凹槽3对应的正上方表面层6,非凸起部分7上层存留润滑介质17,当表面层6不与刚体直接接触后,表面层6的凸起部分16自动回落。在覆盖层1被直接接触时,凸起部分16将会改善过度干摩擦;当覆盖层1不被直接接触时,凸起部分16会自动回落,不会影响稳态时的运行。如图5所示,第一类网状格19在基材2的凹槽3内呈矩形分布。当覆盖层1被直接接触时,表面层6将会有同第一类网状格19样式凸起,进而达到改善边界润滑和降低干摩擦的过度磨损。如图6所示,第二类网状格20在基材2的凹槽3内呈菱形分布。当覆盖层1被直接接触时,表面层6将会有同第二类网状格20样式凸起,进而达到改善边界润滑和降低干摩擦的过度磨损。如图7所示,第三类网状格21在基材2的凹槽3内呈扇形分布。当覆盖层1被直接接触时,表面层6将会有同第三类网状格21样式凸起,进而达到改善边界润滑和降低干摩擦的过度磨损。如图8所示,第四类网状格22在基材2的凹槽3内呈环形分布。当覆盖层1被直接接触时,表面层6将会有同第四类网状格22样式凸起,进而达到改善边界润滑和降低干摩擦的过度磨损。如图9所示,第五类网状格23在基材2的凹槽3内呈螺线形分布。当覆盖层1被直接接触时,表面层6将会有同第五类网状格23样式凸起,进而达到改善边界润滑和降低干摩擦的过度磨损。如图10所示,覆盖层1所采用的凹槽本文档来自技高网...
网状弹性自适应表面润滑织构

【技术保护点】
1.一种网状弹性自适应表面润滑织构,其特征是:基材(2)上表面设置凹槽(3),覆盖层(1)布置在基材(2)上方,覆盖层(1)部分嵌入凹槽(3),覆盖层(1)与基材(2)之间无间隙保持紧密连接,覆盖层(1)上方的表面层(6)与刚体直接接触部分凸起,凸起部分(16)是凹槽(3)对应的正上方表面层(6),非凸起部分(7)上层存留润滑介质(17),第二厚度(5)与第一厚度(4)比值为0.5:5。

【技术特征摘要】
1.一种网状弹性自适应表面润滑织构,其特征是:基材(2)上表面设置凹槽(3),覆盖层(1)布置在基材(2)上方,覆盖层(1)部分嵌入凹槽(3),覆盖层(1)与基材(2)之间无间隙保持紧密连接,覆盖层(1)上方的表面层(6)与刚体直接接触部分凸起,凸起部分(16)是凹槽(3)对应的正上方表面层(6),非凸起部分(7)上层存留润滑介质(17),第二厚度(5)与第一厚度(4)比值为0.5:5。2.根据权利要求1所述的网状弹性自适应表面润滑织构,其特征是:第一类网状格(19)在基材(2)的凹槽(3)内呈矩形分布,第二类网状格(20)在基材(2)的凹槽(3)内呈菱形分布,第三类网状格(21)在基材(2)的凹槽(3)内呈扇形分布,第四类网状格(22)在基材(2)的凹槽(3)内呈环形分布,第五类网状格(23)在基材(2)的凹槽(3)内呈螺线形分布。3.根据权利要求1所述的网状弹性自适应表面润滑织构,其特征是:覆盖层(1)所采用的凹槽(3)的形状为矩形...

【专利技术属性】
技术研发人员:李梦启李藏雪王伟光李伟曲大庄付嵩李洋巩魁鑫
申请(专利权)人:哈尔滨电气动力装备有限公司
类型:新型
国别省市:黑龙江,23

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