527 / 2021-06-19 11:04:04

基于粗糙接触分析的滚动轴承固体润滑薄膜承载及损伤失效行为研究

滚动轴承在苛刻工况条件下的润滑失效及其引起的表面损伤是限制高端装备性能提升的重要因素，而固体薄膜能够显著提高和改善摩擦表界面的承载和润滑性能，因此其在包括轴承在内的传动零部件领域具有广阔的应用前景。然而，在高接触应力作用下，钢基体上硬质固体薄膜经常由于断裂和分层导致润滑失效。本文采用摩擦力矩测试仪对类金刚石（DLC）薄膜固体润滑6207轴承的承载性能进行了试验研究，并采用以内聚力模型（CZM）为核心的三维有限元方法（3D-FEM）对轴承微区承载接触行为进行了分析。结果表明：粗糙峰会显著增大薄膜表面接触压力、最大主应力及界面剪切应力，从而提高薄膜断裂和界面分层的风险；粗糙峰接触导致膜基系统等效应力增大，其所处位置由次表层转移到靠近膜基界面处，从而增加该处基体的塑性变形，进而对膜基系统的损伤失效产生显著的影响。