分形表面接触变形对部分膜润滑的影响-摩擦学学报.PDF

第 28 卷 　第 3 期 摩 擦 学 学 报 Vo l 28, 　No 3 2008 年 5月 TR IBOLO GY M ay, 2008 分形表面接触变形对部分膜润滑的影响 刘红斌 , 万大平 , 胡德金 (上海交通大学 机械与动力工程学院 , 上海 　200240) 摘要 : 在 M B 分形接触模型的基础上 ,利用引入接触因子的平均流动模型 ,分别计算在考虑和不考虑分形表面接触峰 变形情况下的流量因子和接触因子 ,研究分形表面接触变形对润滑状态的影响. 结果表明:接触变形使得各因子减小 , 其中对剪切流量因子的影响最大 ,对压力流量因子和接触因子的影响相对较小 ,尺度系数越大 ,接触变形对剪切流量 因子最大值的影响越大 ,剪切流量因子变化越缓慢 ,弹塑性变形的转化范围越宽 ;对于一定的名义膜厚 ,随着分形维数 增加 ,接触弹塑性的转变会使变形对各因子的影响先增后减 ;对于相同的尺度系数 ,接触变形对流量因子的影响在相 同的分形维数范围内达到最大值. 关键词 : 分形表面 ; 接触模型 ; 流量因子 ; 接触因子 中图分类号 : TH 117. 2 文献标识码 : A 文章编号 : (2008) 　　实际摩擦表面很多处于部分流体润滑或部分弹 1　粗糙表面分形接触模型 流润滑状态 ,其油膜厚度 、接触性质 、接触表面的微 观信息以及表面纹理方向等均对润滑效果产生影 各向同性均匀粗糙表面的任一轮廓曲线的高度 响. Patir等 [ 1 ]提出的 “平均流动模型 ”建立了三维粗 相对于 中线 的变化可用常用 的分形 函数 W eier 糙表面平均 R eyno ld s方程 ,通过压力流量因子和剪 stra ssM andelb rot (W M ) 函数表示 + ∞ n πλ ( ) co s2 x 切流量因子的计算 ,定量揭示了膜厚比与表面纹理 Z (x) = G D - 1 ∑ ( 2 - D) n ( 1) n = n0 λ 的方向性对润滑性能的影响规律. 针对 “平均流动 n 模型 ”计算的复杂性 ,W u 等 [ 2 ] 引入了接触因子的概 式中:D 为表面轮廓的分维数 ; λ为表面各次谐波 念并建立了部分膜润滑方程. 汪家道等 [ 3 ] 根据椭圆 的频率 ,其取值范围决定于采样长度 L 和截止频率 , λ 弹塑性接触模型 ,计算了粗糙峰微接触对润滑的影 取值为 1. 5; G为尺度系数 ; n0 为同随机过程截止 n0 响. 频率相