仿生非光滑表面配流副潤滑承載機理數(shù)值模擬及摩擦磨損實驗研究.pdf

1、配流副是水壓軸向柱塞泵的關鍵摩擦副，由于其工作在腐蝕性強、潤滑條件差的水環(huán)境中，很容易因為磨損與腐蝕的作用而失效，這嚴重影響著水壓軸向柱塞泵的效率、穩(wěn)定性及使用壽命，是學者們研究的熱點和重點。隨著仿生學的發(fā)展，尤其仿生非光滑表面效應的提出，為改善水壓軸向柱塞泵關鍵摩擦副的摩擦磨損性能指出了新思路。因此，開展仿生非光滑表面配流副潤滑承載機理及其摩擦磨損特性的研究，并將研究結果應用到指導水壓軸向柱塞泵仿生非光滑表面配流副的設計中，具有重要的

2、理論意義和廣闊的工程應用前景。
　　本文以水壓軸向柱塞泵仿生非光滑表面配流副為研究對象，首先采用數(shù)值模擬的方法對仿生非光滑表面潤滑水膜的流場進行了模擬，分析其潤滑承載機理；然后采用摩擦磨損試驗機的環(huán)盤摩擦磨損形式模擬配流副的工作模式，對 GF/EPR及CFRPEEK仿生非光滑表面試樣進行摩擦磨損實驗研究，分析仿生非光滑表面試樣的摩擦磨損特性及機理；最后將仿生非光滑表面應用到實際配流盤中進行水壓軸向柱塞泵中的摩擦磨損實驗研究，分析仿

3、生非光滑表面配流副的摩擦磨損特性。具體研究內容如下：
　　采用 Solidworks建立了仿生非光滑表面潤滑水膜的流體域幾何模型，并用Gambit進行網(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方程和標準k-ε湍流模型，對此問題進行分析求解。研究凹坑形狀、水膜厚度、凹坑直徑、凹坑分布個數(shù)與轉速變化對仿生非光滑潤滑水膜的速度場、壓力場、表面承載力的影響，分析仿生非光滑表面潤滑水膜的潤滑承載機理。
　　采

4、用環(huán)盤摩擦形式對配流副的工作模式進行模擬，使用316L不銹鋼制作光滑表面環(huán)試樣，CF/EPR制作不同類型仿生非光滑表面的盤試樣，在MMU-5G標準摩擦磨損試驗機完成海水浸泡潤滑條件下的摩擦磨損實驗?；诓牧蠈W、摩擦學理論，以摩擦系數(shù)、實驗溫升、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，詳細分析各類型 GF/EPR仿生非光滑表面試樣與316試樣的摩擦磨損特性及機理。
　　參考某型號水壓軸向柱塞泵配流副結構，使用 CF

5、RPEEK制作不同類型仿生非光滑表面的盤試樣，使用431不銹鋼制作光滑表面環(huán)試樣，在MMD-5A摩擦磨損試驗機上完成海水浸泡潤滑條件下的摩擦磨損實驗。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，分析不同凹坑類型對 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設計加工仿生非光滑表面配流盤，替換實際水壓軸向柱塞泵中原裝配流盤在水液壓實驗臺上開展摩擦磨損實驗，研究仿生非光