[发明专利]一种预测摩擦副表面在织构化后的润滑性能的方法

权利要求书

1.一种预测摩擦副表面在织构化后的润滑性能的方法，其特征在于，包括：

(Ⅰ)、使用粗糙度轮廓扫描仪对织构化前的摩擦副的上表面和下表面的实际轮廓进行测量，分别获得上表面二维表面轮廓曲线组和下表面二维表面轮廓曲线组，并根据所述上表面二维表面轮廓曲线组生成上表面粗糙度高度矩阵组，且根据所述下表面二维表面轮廓曲线组生成下表面粗糙度高度矩阵组；

(Ⅱ)、利用所述上表面粗糙度高度矩阵组生成上表面粗糙度概率密度函数F(H)，利用所述下表面粗糙度高度矩阵组生成下表面粗糙度概率密度函数f(h)；

(Ⅲ)、根据所述上表面粗糙度概率密度函数F(H)和所述下表面粗糙度概率密度函数f(h)计算实际油膜厚度ht；以及

(Ⅳ)、根据所述实际油膜厚度ht计算润滑性能参数。

2.如权利要求1所述的预测摩擦副表面在织构化后的润滑性能的方法，其中所述步骤(Ⅲ)包括：

(Ⅲ-1)、定义实际油膜厚度ht的计算公式为：

其中：H为摩擦副上表面粗糙度高度，h为摩擦副下表面粗糙度高度；ho为织构化后的摩擦副表面的名义油膜厚度，其计算公式为：

其中：c为摩擦副之间的最小油膜厚度，hp为织构深度，Ω为织构凹坑区域；

(Ⅲ-2)、定义无量纲接触因子φ_c的计算公式为：

和

(Ⅲ-3)、将所述实际油膜厚度ht的计算公式和所述无量纲接触因子φ_c的计算公式导入Reynold方程中进行求解，解得所述最小油膜厚度c与所述实际油膜厚度ht的值。

3.如权利要求1所述的预测摩擦副表面在织构化后的润滑性能的方法，其中所述步骤(Ⅳ)包括：

(Ⅳ-1)、定义Fn的计算公式为：

和

(Ⅳ-2)、计算润滑性能参数，所述润滑性能参数包括表面微凸体接触力W_A、实际接触面积Ac、微凸体摩擦力F_A、流体摩擦力F_h以及摩擦功损失W_p，其中：

其中：A为织构化后的摩擦副表面的名义接触面积，λ为织构化后的微凸体密度，β为微凸体曲率半径，σ为未织构区域内的摩擦副表面的综合粗糙度，E'为摩擦副表面的综合弹性模量；

A_C＝π²(βσλ)²F₂(h_t) 公式(7)

其中：λ为织构化后的微凸体密度，β为微凸体曲率半径，σ为未织构区域内摩擦副表面的综合粗糙度；

F_A＝τ₀·A_c+α·W_A 公式(8)

其中：τ₀是剪切应力常数，α为比例系数；

F_h＝∫∫(τ_H1+τ_H2)dxdy 公式(9)

其中，

其中，和均为剪应力因子，μ为润滑介质动力粘度，U为摩擦副相对运动速度，p为摩擦副载荷压力，V_r2为摩擦副上下表面粗糙度方差比；

W_p＝(F_A+F_h)·U 公式(13)

其中，U为摩擦副相对运动速度。

4.如权利要求1所述的预测摩擦副表面在织构化后的润滑性能的方法，其中所述步骤(Ⅰ)中：利用GETDATE软件将所述上表面二维表面轮廓曲线组转换为所述上表面粗糙度高度矩阵组；利用GETDATE软件将所述下表面二维表面轮廓曲线组转换为所述下表面粗糙度高度矩阵组。

5.如权利要求1所述的预测摩擦副表面在织构化后的润滑性能的方法，其中所述步骤(Ⅰ)中使用粗糙度轮廓扫描仪对织构化前的摩擦副的上表面和下表面的实际轮廓进行测量的方法为：将摩擦副的上表面和下表面各自等分成至少三个区域，在各所述区域中分别随机选取至少三段直线测量路径，其中所述测量路径长度为摩擦副表面总长度的至少1/5，所述测量路径的角度与位置均随机选取。