织构化表面具有显著地提升接触面动压润滑特性,降低接触面摩擦磨损的作用。液压元件织构化表面由于实际应用中受到工作压力的影响,其基底材料会产生形变,该形变量会影响到表面织构结构,同时由于织构的碎屑收集作用,使得织构内部结构产生变化。因此,对织构化表面在液压工况下的形变与碎屑收集引起的变化进行综合分析,结合二次润滑理论,对织构化表面在液压元件接触面中的作用机理进行研究。研究分析了织构化表面在液压工况下织构的留存性能及动压润滑效应稳定性的保持,验证了织构在实际应用中的可行性,介绍了综合形变与动压润滑效应的关系,将二者在工作时间上进行匹配,并对织构“二次润滑”的来源与作用机理进行了揭示。

以天然气井高压旋转控制头为工程背景,利用流体动压机理,针对高转速轴密封问题,提出通过在密封橡胶与轴微间隙接触界面建立润滑气膜,以有效解决橡胶干摩擦失效问题。在胶芯内壁构建螺旋槽,改变柱状摩擦副接触面结构,以产生气体动压效应。通过建立柱面微间隙气膜模型,实现了气膜流场数值模拟,并验证了螺旋槽结构参数、转速变化等因素对气膜的影响规律。结果表明:偏心率是润滑气膜形成的必要条件;在偏心率和转速一定的条件下,螺旋槽与轴转动方向相反且旋向为50°时,气膜压力最大,可获得最佳气体动压效应。

为探讨不同形状微孔搭配排布对机械密封性能的影响,基于Reynolds方程和JFO空化边界条件,采用有限体积法建立密封间隙流体的数值计算模型;选用圆形孔、椭圆形孔和等腰三角形孔任意搭配,得到27个模型,并计算不同压差、转速下各模型的开启力和泄漏率;对数据做归一化处理后绘制密封性能参数分布图。结果表明:模型中圆形孔数目越少,越靠近外径边界,模型的泄漏率越低,开启力越大;当压差为0时,密封性能参数呈现为区域性集中分布,此现象受动压效应和静压二者共同影响,压差越小,转速越大,越易产生。

目的通过在摩擦副表面进行激光微织构加工,研究不同分布形式的微织构对摩擦副的减摩作用效果,为微织构摩擦副在实际工程应用中的设计与选用提供参考。方法选取45#钢作为摩擦材料制备环环接触的摩擦副,通过激光微雕刻在试件表面加工一定尺寸的微织构,在油润滑条件下,利用万能摩擦磨损试验机进行摩擦磨损实验,并通过超景深三维显微镜观察磨损表面,研究不同微织构在油润滑方式下对摩擦副的减摩作用机理及具体影响规律。结果带有合理分布形式微织构的摩擦副接触表面能产生明显的动压润滑效应,其中径向沟槽微织构和凹坑状微织构在稳定磨损阶段的摩擦系数明显小于光滑表面,分别能减小摩擦系数16%和11%,局部网状微织构的摩擦系数与光滑表面没有明显差异,周向沟槽微织构的摩擦系数大于光滑表面。带有径向沟槽和凹坑微织构的摩擦副相比...

为了提高端面机械密封工作性能的可靠性并延长其使用寿命,以其主要影响因素磨损为切入点,对目前实际使用的端面机械密封从密封机理方面进行了分析。分析结果表明端面机械密封的密封机理集动压润滑与泵送为一体;利用动压效应和泵送效应是端面机械密封发展的趋势,另外对于螺旋槽式机械密封,借助离心力作用实现了泄漏流体的反泵送,促进了机械密封向零泄漏的发展。在摩擦副接触面形成楔形几何空间是产生动压效应和泵送效应的必要条件,使用微造型技术可获得楔形几何空间。

为提高外啮合齿轮泵齿轮端面间隙内的润滑性能,提出了旨在强化其内动压效应的设计方法,结合加工简单的基本要求,以主从动齿轮的两轴心在浮动侧板内侧面上的投影点为基准,将浮动侧板内侧面分成上中下3大区域,其中,上下两区域的倾斜角由油膜最佳承载量条件来计算;中间区域为平行面,主要起密封作用。结果表明：提出的组合油楔结构以及推导出的斜面倾斜角,简单实用,加工方便;采用36°的密封区和根圆处的1.25最佳收敛比,具有更大的油膜力和剪切流量,并提高容积效率等。

为了分析A11VO190恒功率轴向柱塞泵滑靴副的摩擦特性，建立了剩余压紧力滑靴的数学模型。在考虑由热膨胀引起的热楔力和由阶梯结构引起的动压效应的基础上，根据空间力系平衡原理，利用软件M atlab计算滑靴在排油区的动态特性，得到滑靴在斜盘不同位置的油膜厚度。在此基础上推导出滑靴副摩擦功率损失和泄漏功率损失的计算公式，并对比不同负载压力和主轴转速对油膜厚度和功率损失的影响。结果表明：负载压力增大，油膜厚度减小，功率损失增加；转速增大，油膜厚度增大，功率损失也随之增加。

对轴向柱塞泵滑靴润滑油膜的动态规律进行了数学建模，给出了缸体旋转一周，滑靴润滑油膜随缸体转角的变化．分析了滑靴润滑油膜与缸体转速及柱塞腔压力之间的变化规律．仿真结果表明：由转速所带来的动压效应对滑靴润滑油膜厚度影响较大．而离心力则显著影响滑靴的倾斜姿态，在离心力的倾覆力矩作用下，滑靴将沿径向向外倾斜，并且随着转速的提高倾斜程度加剧．

为提高多孔端面密封的动压效应，提出了表面织构方向性孔结构。考虑密封端面液膜中的空化现象，应用JFO 空化理论建立了不同表面织构（圆形、椭圆形、菱形）和方向性（平行或垂直速度方向）孔的理论分析模型，运用有限差分法求解Reynolds 控制方程，获得了织构密封表面膜压分布，从而求得开启力，并探讨了其动压效果机理。结果表明：不同表面织构方向性孔的动压效应存在较大的区别，即垂直于速度方向的孔要比平行于速度方向的孔动压效应好，且垂直速度方向的椭圆孔动压效应最好，而平行于速度方向的菱形孔的动压效应最差。

内啮合齿轮泵在工作过程中,内齿轮在齿面受到侧向液压力的作用下会与壳体之间会形成一定的楔形油膜,从而使得内齿轮工作过程处于微小振动的状态。利用MATLAB对内齿轮-壳体之间的楔形油膜基于一维雷诺方程进行建模,分析了内齿轮与壳体之间油膜压力场、厚度场,定位了内齿轮的偏心距与偏心角,得到了内齿轮在工作过程中沿着径向微振动的运动规律,从而对内齿轮的工作特性进行预测。