項(xiàng)目背景

　　由于眾多不同的原因，在動(dòng)力型的齒輪箱中，由于機(jī)械負(fù)載的原因，通常被設(shè)計(jì)采用油潤(rùn)滑接觸(如圖1)。在這種情況下，在兩個(gè)齒輪之間的驅(qū)動(dòng)面和受載面之間，會(huì)形成一種油膜，以分離兩個(gè)接觸面。接觸面的分離是由于彈性-水動(dòng)力潤(rùn)滑纖維的形成，這是由兩個(gè)齒側(cè)面之間的傾斜速度造成的。潤(rùn)滑膜減少了接觸區(qū)的應(yīng)力，從而防止齒側(cè)損傷，如微點(diǎn)蝕、點(diǎn)蝕和磨損的情況。除了減少摩擦外，潤(rùn)滑劑的主要任務(wù)之一是消散在輪齒接觸時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱量。液體潤(rùn)滑劑的其他優(yōu)點(diǎn)是消除齒接觸中研磨磨損產(chǎn)生的磨損顆粒，同時(shí)對(duì)齒輪表面防腐。

　　然而，對(duì)于某些操作條件和環(huán)境下，齒輪傳動(dòng)不可能采用液體潤(rùn)滑，或者只能在很大的限制或高成本下實(shí)現(xiàn)。如在食品行業(yè)，指南規(guī)定了設(shè)備中危險(xiǎn)工作介質(zhì)材料的處理，如潤(rùn)滑油。

　　因此，液體潤(rùn)滑劑的使用需要設(shè)計(jì)復(fù)雜的密封系統(tǒng)，并對(duì)潤(rùn)滑劑組件進(jìn)行持續(xù)檢查，因此無(wú)流體滾動(dòng)-滑動(dòng)接觸設(shè)計(jì)思路，可以作為此應(yīng)用的另一種解決方案。在航空航天工業(yè)中，由于極端的操作條件，潤(rùn)滑油和油脂的使用受到限制。這些限制包括特別大的溫度和壓力范圍。這些極端的工作條件導(dǎo)致許多油脂和油的滲漏，進(jìn)而導(dǎo)致潤(rùn)滑油的工作性能的變化。由于航空航天工業(yè)所要求的高系統(tǒng)可靠性，因此潤(rùn)滑油和油脂的使用經(jīng)常被排除在外。此外，從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，潤(rùn)滑類(lèi)型在變速箱的設(shè)計(jì)中起著作用。潤(rùn)滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和維護(hù)以及潤(rùn)滑劑的購(gòu)買(mǎi)和處理需要支付相當(dāng)大的費(fèi)用(圖1)。

圖1 潤(rùn)滑劑在滾動(dòng)接觸中的功能和在干式潤(rùn)滑中的應(yīng)用

　　由于潤(rùn)滑劑供應(yīng)中斷，圖1中的齒輪顯示出兩個(gè)齒輪的嚴(yán)重變形。傳動(dòng)裝置表面的變色表明材料過(guò)熱，從而導(dǎo)致強(qiáng)度的降低，導(dǎo)致傳動(dòng)裝置失效。對(duì)潤(rùn)滑劑供應(yīng)間隔的研究表明，在較高機(jī)械載荷下，傳統(tǒng)齒輪不能達(dá)到接近傳統(tǒng)應(yīng)用齒輪的運(yùn)行時(shí)間。對(duì)于不能用潤(rùn)滑油或不可行的應(yīng)用領(lǐng)域，固體潤(rùn)滑劑系統(tǒng)提供了減少功率損耗的替代選擇。然而，干式摩擦學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不同于傳統(tǒng)的潤(rùn)滑系統(tǒng)，例如，沒(méi)有消耗功率損耗的潤(rùn)滑油路。這意味著需要對(duì)摩擦學(xué)機(jī)制的精確知識(shí)，特別是對(duì)于具有高機(jī)械性能的干式滾動(dòng)-滑動(dòng)接觸的運(yùn)行負(fù)載進(jìn)行研究。

　　干滾動(dòng)-滑動(dòng)接觸的轉(zhuǎn)移和作用機(jī)制是目前德國(guó)研究基金會(huì)DFG優(yōu)先項(xiàng)目DFGSPP2074研究的主題。

　　研究現(xiàn)狀

　　在干式滑動(dòng)接觸中，宏觀(guān)接觸表面的應(yīng)力由正態(tài)力(壓力分布)、切向力(摩擦力分布)和溫度(熱膨脹)三個(gè)局部分量組成。在這三個(gè)分量的總和中，平行于滑動(dòng)方向的應(yīng)力分量占總應(yīng)力狀態(tài)的比例最大。

圖2由干法潤(rùn)滑的滾動(dòng)接觸引起的應(yīng)力

　　圖2分別比較了等效應(yīng)力σy、負(fù)滑移和正滑移的三個(gè)分量的個(gè)體分布。很明顯，各個(gè)分量的最大應(yīng)力量在負(fù)滑移和正滑移之間沒(méi)有差異。然而，負(fù)滑移比正滑移的應(yīng)力之和更大，同時(shí)變化更劇烈，接觸區(qū)域由于更關(guān)鍵的應(yīng)力而增加了失效的風(fēng)險(xiǎn)。

　　對(duì)于干式和機(jī)械高滾動(dòng)滑動(dòng)接觸的齒輪設(shè)計(jì)，分別采用三種不同的方法并相互組合進(jìn)行驗(yàn)證(圖3)。借助于優(yōu)化的齒輪幾何形狀，可以降低齒側(cè)的滑動(dòng)速度，從而降低熱應(yīng)力，改善磨損行為。優(yōu)化齒輪損耗(所謂的低損耗齒輪)的特點(diǎn)是傾斜壓力角、小的輪廓重疊度和盡可能小的模數(shù)(降低齒高度)。 更換齒輪的材料會(huì)影響干燥運(yùn)行性能。除了高合金鋼，鋁和鈦合金也可用于干式齒輪傳動(dòng)。陶瓷材料已經(jīng)用于干滾動(dòng)滑動(dòng)軸承。然而，陶瓷不適合作為基礎(chǔ)材料應(yīng)用于齒輪，由于需要高抗拉強(qiáng)度，特別是由于齒嚙合，傳動(dòng)時(shí)帶有類(lèi)似沖擊應(yīng)力峰值。

圖3 干式潤(rùn)滑滾動(dòng)滑動(dòng)觸點(diǎn)的使用方法

　　作為干滾-滑動(dòng)觸點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)的第三個(gè)出發(fā)點(diǎn)，固體潤(rùn)滑劑可以以涂層的形式使用(圖3)。使用固體潤(rùn)滑劑可由于減少摩擦力和降低熱膨脹，使應(yīng)力恢復(fù)。在固體潤(rùn)滑劑中，聚四氟乙烯是靜摩擦和滑動(dòng)摩擦系數(shù)最低的材料之一。然而，與軟金屬等其他固體潤(rùn)滑油相比，聚四氟乙烯的熱工作范圍相對(duì)較低。部分軟金屬，如鉛、金、銀和銅，由于其低摩擦系數(shù)和良好的熱阻，用于滾動(dòng)接觸較多。

　　在目前的研究領(lǐng)域，已經(jīng)詳細(xì)分析了使用單層和多層碳基涂層系統(tǒng)來(lái)潤(rùn)滑輪齒整體，以減少應(yīng)力和磨損的影響。Brecher的工作表明，PVD涂層對(duì)齒輪和滾動(dòng)滑動(dòng)觸點(diǎn)的摩擦行為和承載能力有顯著影響。對(duì)類(lèi)干球與金剛石碳涂層接觸的研究表明，位移和摩擦系數(shù)對(duì)濕度有很強(qiáng)的依賴(lài)性。在對(duì)干滾動(dòng)-滑動(dòng)接觸的質(zhì)量溫度和摩擦系數(shù)的實(shí)驗(yàn)研究中，考慮了碳基硬涂層和二硫化鉬涂層對(duì)滑移的影響。根據(jù)DINIIO14635的試驗(yàn)程序，滑移分階段增加。在偏離DIN-ISO14635時(shí)，各階段的載荷變化不均勻，且取決于質(zhì)量溫度的變化。試驗(yàn)結(jié)果表明，與未涂層和未潤(rùn)滑的滾動(dòng)滑動(dòng)接觸相比，摩擦性能有所改善，但沒(méi)有達(dá)到油潤(rùn)滑滾動(dòng)接觸的大小。

　　Kropp研究了各種材料和涂層組合中的干式接觸情況。載荷水平的載荷循環(huán)數(shù)偏離了磨損的標(biāo)準(zhǔn)化試驗(yàn)程序。試驗(yàn)結(jié)果分析表明，試樣的基材對(duì)涂層的使用壽命有影響。然而，沒(méi)有觀(guān)察到符合通常的齒輪鋼16MnCr5的明顯更好的組合涂層系統(tǒng)和基材。結(jié)果表明，與普通的齒輪鋼相比，需要進(jìn)一步對(duì)涂層和底材料的其他組合進(jìn)行顯著的改進(jìn)。

　　增加涂層厚度和降低粗糙度可以增加碳涂層齒面齒側(cè)的使用壽命。 對(duì)涂層齒輪齒面使用壽命的研究表明，在應(yīng)用涂層之前，用磨合過(guò)程平滑的樣本的使用壽命沒(méi)有增加。除涂層之外，生產(chǎn)后的條件和生產(chǎn)過(guò)程中殘留的冷卻潤(rùn)滑劑也會(huì)影響油潤(rùn)滑齒輪的摩擦行為和負(fù)載能力。制造工藝的影響，如不同的表面結(jié)構(gòu)和剩余的冷卻潤(rùn)滑劑，如何影響干式滾動(dòng)-滑動(dòng)接觸是值得懷疑的。

　　綜上所述，對(duì)于齒形接觸，干滾滑接觸的應(yīng)力與油潤(rùn)滑滾滑接觸的應(yīng)力有顯著差異。有一些方法來(lái)實(shí)施和研究干式齒輪的應(yīng)用，但其作用機(jī)制的研究程度尚未與油潤(rùn)滑齒輪的應(yīng)用相同。

　　研究對(duì)象及目標(biāo)

　　目前的技術(shù)表明，干式潤(rùn)滑在許多應(yīng)用中是不可行的。使用壽命的增加與功率損失的增加有關(guān)，因此出現(xiàn)了摩擦力在干式滑動(dòng)接觸中摩擦力的表現(xiàn)以及表面結(jié)構(gòu)如何影響局部摩擦能分布的問(wèn)題。本報(bào)告的目的是了解干滾-滑動(dòng)接觸中的摩擦力行為，并計(jì)算表面結(jié)構(gòu)不同方向下的時(shí)變壓力分布和局部摩擦能(圖4)。

　　?擴(kuò)大現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的范圍通常需要對(duì)擴(kuò)展區(qū)域進(jìn)行廣泛的實(shí)驗(yàn)研究(圖4)。實(shí)驗(yàn)研究需要一個(gè)統(tǒng)一的測(cè)試概念和一個(gè)明確的損傷準(zhǔn)則。將使用初步測(cè)試來(lái)研究影響齒輪服役壽命及干滾滑接觸件的使用壽命的因素，以及其運(yùn)行行為。

圖4 目標(biāo)和方法

　　在粗糙表面的干接觸中，會(huì)產(chǎn)生大量的微接觸，使表觀(guān)宏觀(guān)接觸面積限制在較小的實(shí)面積內(nèi)。因此，需要一種負(fù)荷循環(huán)內(nèi)的時(shí)間、高分辨率和大面積壓力分布的計(jì)算計(jì)算方法，以研究干接觸的有效機(jī)制(圖4)。為了理論研究表面結(jié)構(gòu)的不同方向?qū)r(shí)變壓力分布的影響，本文計(jì)算和分析了微觀(guān)結(jié)構(gòu)粗糙表面與滑動(dòng)方向的滾動(dòng)滑動(dòng)接觸。基于變壓力分布，計(jì)算并分析了3種不同的局部摩擦能。

　　干式潤(rùn)滑滾動(dòng)滑動(dòng)觸點(diǎn)的試驗(yàn)研究

　　采用WZL摩擦力摩擦計(jì)，進(jìn)行干滾滑接觸的首次初步試驗(yàn)，研究現(xiàn)有的研究油潤(rùn)滑接觸的試驗(yàn)概念和試驗(yàn)參數(shù)是否可以轉(zhuǎn)移到干接觸情況下。所使用的測(cè)試程序是一個(gè)分階段的壓力上升，類(lèi)似于磨損損傷的測(cè)試程序。如果不滿(mǎn)足損傷標(biāo)準(zhǔn)，則在間值后電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，壓力增加一級(jí)。損傷準(zhǔn)則被定義為摩擦力的突然增加或最大摩擦力或強(qiáng)烈的主觀(guān)噪聲的增加。例如，圖5顯示了兩個(gè)a-C：H之間的摩擦力曲線(xiàn)。

圖5 帶干潤(rùn)滑滾滑接觸的壓力提升

　　W涂層的表面，由于摩擦力的強(qiáng)烈增加，在第五個(gè)載荷水平后，試驗(yàn)被中斷。摩擦力曲線(xiàn)顯示出一個(gè)恒定的平均摩擦力，在第一級(jí)幾乎沒(méi)有分散。隨著荷載水平的增加，摩擦力圖中的平衡等級(jí)表明，盡管法向力恒定，摩擦力仍在增大。這個(gè)假設(shè)摩擦系數(shù)增加的原因是試樣溫度的增加與試運(yùn)行過(guò)程中涂層的連續(xù)磨損之間的關(guān)系。隨后對(duì)試驗(yàn)表面和反軸進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)涂層失效(圖5)。

　　初步試驗(yàn)表明，摩擦力摩擦計(jì)適用于干滾滑接觸的研究。除其他外，正常力的必要載荷范圍表明，該力在干試驗(yàn)中比油潤(rùn)滑試驗(yàn)小，但包含了可在試驗(yàn)機(jī)中映射的載荷范圍。在壓力分布的宏觀(guān)形式中，可以區(qū)分點(diǎn)接觸和線(xiàn)接觸。對(duì)于干式接觸，初步試驗(yàn)表明線(xiàn)性接觸的重復(fù)性更好。當(dāng)改變間隔時(shí)間時(shí)，可以看出，與長(zhǎng)間隔時(shí)間為t=1200s的測(cè)試相比，短間隔時(shí)間為t=120s的測(cè)試傾向于達(dá)到更高的壓力水平。對(duì)于間隔時(shí)間的影響，預(yù)計(jì)較低的載荷周期導(dǎo)致接觸區(qū)域的磨損更少，與較長(zhǎng)的間隔時(shí)間相比，較短的間隔時(shí)間導(dǎo)致較低的質(zhì)量溫度。當(dāng)使用油潤(rùn)滑滾滑接觸試驗(yàn)程序時(shí)，特別重要的是保持持續(xù)的間隔時(shí)間，因?yàn)檫@會(huì)對(duì)可以達(dá)到的壓力水平有影響。此外，試驗(yàn)結(jié)果的分散度高于油潤(rùn)滑的滾動(dòng)滑動(dòng)接觸點(diǎn)。因此對(duì)于干式滾動(dòng)滑動(dòng)潤(rùn)滑試驗(yàn)需要多次重復(fù)，以獲得更精確數(shù)據(jù)。

　　綜上所述，最高溫度、溫度變化以及最大摩擦力可以定義為損傷準(zhǔn)則，從而作為干式滾動(dòng)接觸試驗(yàn)的失效試驗(yàn)。由于溫度的影響，試驗(yàn)軸不同速度的可比性，摩擦載荷能力的類(lèi)似試驗(yàn)程序是一種適用于干式滾滑動(dòng)接觸試驗(yàn)研究的試驗(yàn)方法。

　　圓盤(pán)接觸內(nèi)的接觸計(jì)算

　　根據(jù)所使用的制造工藝，接觸表面會(huì)出現(xiàn)不同的表面結(jié)構(gòu)，因此真實(shí)的微觀(guān)接觸表面由許多單獨(dú)的粗糙度峰的接觸組成。單個(gè)微接觸點(diǎn)和兩個(gè)接觸面的相對(duì)速度的組合導(dǎo)致在載荷變化范圍內(nèi)的局部壓力變化。由于熱效應(yīng)對(duì)干滾動(dòng)滑動(dòng)接觸點(diǎn)中的磨損行為的影響，局部擠壓過(guò)程對(duì)于磨損或使用壽命預(yù)測(cè)至關(guān)重要。為了更好地理解干滾滑接觸的摩擦學(xué)機(jī)制，利用計(jì)算模型研究了不同表面結(jié)構(gòu)方向?qū)毫Ψ植紩r(shí)間變化的影響(圖6)。

圖6 干潤(rùn)滑接觸點(diǎn)內(nèi)壓力分布變化的計(jì)算方法

　　計(jì)算方法

　　對(duì)于高分辨率和大規(guī)模的壓力分布計(jì)算，采用基于半空間的接觸模型，并結(jié)合優(yōu)化的網(wǎng)格策略(組合解的方法)。解析半空間模型比有限元分析的優(yōu)點(diǎn)是大大降低了計(jì)算成本。因此，可以計(jì)算和分析不同強(qiáng)度滾動(dòng)位置的真實(shí)表面地形接觸時(shí)的高分辨率壓力分布。

　　為了計(jì)算變壓分布，在每次計(jì)算出一個(gè)滾動(dòng)滑動(dòng)位置的壓力后，都需要旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)齒面參數(shù)。使用不同的旋轉(zhuǎn)角度測(cè)試兩個(gè)接觸盤(pán)，兩個(gè)接觸之間的滑面可以映射，這樣的主動(dòng)盤(pán)的旋轉(zhuǎn)角度△αGS大于被動(dòng)的旋轉(zhuǎn)角度△αPS測(cè)試盤(pán)，產(chǎn)生負(fù)滑動(dòng)。圖6中示出了該方法用于計(jì)算壓力分布的變化。分析了兩個(gè)圓柱形圓盤(pán)之間的線(xiàn)接觸情況。感興趣的區(qū)域與矩形元素的細(xì)網(wǎng)格網(wǎng)格。宏觀(guān)接觸區(qū)域的剩余區(qū)域以較粗的分辨率網(wǎng)格化，以解釋相互作用并減少計(jì)算工作量。在進(jìn)行壓力計(jì)算時(shí)，考慮了試驗(yàn)盤(pán)上的平穩(wěn)壓力分布。為了觀(guān)察壓力分布的變化，細(xì)網(wǎng)格區(qū)域結(jié)合試驗(yàn)盤(pán)的地形向y方向移動(dòng)(圖6)。

　　壓力分布改變

　　圖7顯示了在試驗(yàn)齒面上荷載變化的部分范圍內(nèi)的離散壓力曲線(xiàn)。對(duì)于接觸計(jì)算，假設(shè)是純彈性材料的行為，因此相對(duì)于彈塑性材料的行為發(fā)生高壓，以研究壓力分布。計(jì)算了彈性接觸計(jì)算的力平衡，以檢驗(yàn)面積為500μm*50um的現(xiàn)有切口上的壓力分布。因此，切口對(duì)所有三種情況傳遞相同的法向力。

　　圖中顯示了五個(gè)滾動(dòng)滑動(dòng)位置(WS)的宏觀(guān)線(xiàn)壓力分布部分的壓力分布。在兩種齒面之間，滑移相對(duì)于試驗(yàn)面為Stest=-100%，因此每個(gè)滾動(dòng)滑動(dòng)位置的旋轉(zhuǎn)角度△awstest=0.0135°導(dǎo)致△滑臺(tái)的滑動(dòng)距離為=5um。為了研究不同表面結(jié)構(gòu)的影響，對(duì)三種變量進(jìn)行了比較。這三種情況是由研磨槽方向的不同組合造成的。在橫向磨面時(shí)，磨槽沿旋轉(zhuǎn)軸(軸向)運(yùn)行，在圓周磨面時(shí)，磨槽沿周向運(yùn)行，從而沿摩擦力方向運(yùn)行。

圖7 壓力分布取決于接觸位置和表面結(jié)構(gòu)

　　?兩種間壓力分布曲線(xiàn)的比較不同研磨槽方向的變量(見(jiàn)圖7)顯示出顯著差異。樣本1顯示了橫向地面接觸的壓力分布。在滾動(dòng)位置WS1到WS3中可以看到的彎曲接觸線(xiàn)是由粗糙度峰值的隨機(jī)分布和表面的地形測(cè)量得出的結(jié)果。變量1的壓力分布特征圖隨著每個(gè)滾滑位置的變化而變化。這里可以看出，對(duì)于單個(gè)微接觸，在宏觀(guān)接觸區(qū)域內(nèi)存在若干接觸變化。在對(duì)照試驗(yàn)中，樣本2的壓力分布對(duì)所有滾動(dòng)-滑動(dòng)位置都表現(xiàn)出近似恒定的接觸模式。樣本3顯示了橫向表面和圓周表面之間接觸的接觸模式。在這里，一方面，可以看到在所有滾動(dòng)滑動(dòng)位置上與相反地形接觸的區(qū)域。另一方面，可以通過(guò)滾動(dòng)-滑動(dòng)位置看到移動(dòng)的區(qū)域，這可以追溯到柜臺(tái)盤(pán)的橫向地面結(jié)構(gòu)。宏觀(guān)載荷變化中的接觸變化中斷了摩擦引起的能量供應(yīng)，從而減少了局部熱輸入。因此，接觸的變化同時(shí)對(duì)局部溫度梯度和接觸的使用壽命有積極的影響。

　　局部摩擦能

　　微觀(guān)接觸區(qū)域在所有滾動(dòng)滑動(dòng)位置上的均勻分布的優(yōu)勢(shì)可以通過(guò)局部摩擦相關(guān)的能量轉(zhuǎn)換來(lái)說(shuō)明。如果從宏觀(guān)上考慮整個(gè)接觸，與摩擦相關(guān)的平均能量轉(zhuǎn)換可以根據(jù)公式1計(jì)算。為了計(jì)算摩擦能的微觀(guān)分布，正向力F可以根據(jù)公式2從所有元素的壓力和邊長(zhǎng)dz和dy之和計(jì)算出來(lái)。

公式1及公式2

圖8 局部摩擦能的分布

　　圖8顯示了3個(gè)樣本的所有5個(gè)滾動(dòng)滑動(dòng)位置的總摩擦能量和宏觀(guān)接觸面積。與壓力分布類(lèi)似，與摩擦相關(guān)的能量轉(zhuǎn)換的分布也對(duì)樣本1和3表現(xiàn)出更均勻的分布。然而，樣本2表現(xiàn)出更高的局部摩擦能，盡管樣本1和3的局部壓力更大，但在所有滾動(dòng)滑動(dòng)位置上的接觸模式近似不變。

　　除了總和摩擦能外，圖8顯示了一個(gè)邊緣長(zhǎng)度為dy=1μm和dz=5um的特征元件在兩個(gè)橫向齒面結(jié)構(gòu)之間接觸的接觸距離上的摩擦能。這兩個(gè)圖顯示了單個(gè)元素在lcontact=0.4mm的整個(gè)宏觀(guān)接觸距離上的摩擦能量轉(zhuǎn)換。摩擦能量在整個(gè)接觸距離上的分辨率為80個(gè)滾動(dòng)滑動(dòng)位置。對(duì)于摩擦能曲線(xiàn)的計(jì)算，我們認(rèn)為壓力與滑動(dòng)距離△slip的增量相比是恒定的。上圖顯示了滑移為Stest=-10%的摩擦能量曲線(xiàn)，結(jié)果滑移路徑為△slip=0.5μm。

　　摩擦能量曲線(xiàn)表明，所考慮的微觀(guān)元素在接觸距離上與相反的表面接觸了三次。對(duì)Stest=-28%的偏差，這將導(dǎo)致更多的整體變化。因此，上圖中的三個(gè)接觸相也是下圖中的前三個(gè)接觸相。對(duì)每種情況下的第一接觸相的比較表明，由于滑動(dòng)距離△slip增大，映射了更高的摩擦能量。此外，在較高滑移時(shí)的接觸距離內(nèi)還增加了進(jìn)一步的接觸相。

　　總的來(lái)說(shuō)，存在一個(gè)接觸模型，它適合作為預(yù)測(cè)涂層磨損和使用壽命的預(yù)測(cè)模型的基礎(chǔ)，它考慮了取決于涂層表面無(wú)流體接觸的載荷循環(huán)數(shù)的熱效應(yīng)。假設(shè)干滾動(dòng)滑動(dòng)接觸中的總摩擦能轉(zhuǎn)化為熱量，計(jì)算局部摩擦能的方法為在接觸模型中考慮熱效應(yīng)提供了基礎(chǔ)。此外，利用摩擦能量的時(shí)空分布，可以實(shí)現(xiàn)和開(kāi)發(fā)一種計(jì)算層磨損的方法，以應(yīng)用于干接觸。

　　總結(jié)與展望

　　減少大多數(shù)滾動(dòng)接觸點(diǎn)，如在齒輪箱中的齒接觸的摩擦系數(shù)和磨損是通過(guò)使用帶油或潤(rùn)滑脂的流體潤(rùn)滑系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這些系統(tǒng)的生產(chǎn)和維護(hù)都產(chǎn)生了高昂的成本。此外，諸如真空或高壓范圍等特定情況會(huì)導(dǎo)致流體潤(rùn)滑劑的性能不穩(wěn)定。從這個(gè)角度來(lái)看，干式潤(rùn)滑對(duì)于許多應(yīng)用都是必要的，因?yàn)樵谶@種情況下，流體潤(rùn)滑系統(tǒng)是不可行的。傳統(tǒng)的潤(rùn)滑系統(tǒng)有兩個(gè)主要功能。首先，通過(guò)分離滾動(dòng)表面來(lái)降低摩擦系數(shù)，第二，從接觸區(qū)和系統(tǒng)中去除熱量，次要功能是擴(kuò)大接觸區(qū)和保護(hù)接觸表面不被銹蝕。

　　為了優(yōu)化干潤(rùn)滑滾動(dòng)接觸，可以采用三種不同的方法：齒輪齒輪的幾何形狀、齒輪的核心材料和接觸面的涂層。本報(bào)告的目的是了解關(guān)于尺寸分布的缺陷和對(duì)干式潤(rùn)滑滾動(dòng)接觸點(diǎn)的分析。此外，還分析了粗糙表面在滾動(dòng)接觸范圍內(nèi)壓力分布的變化。

　　干式潤(rùn)滑式滾動(dòng)滑動(dòng)接觸齒輪尺寸的現(xiàn)狀表明，目前的計(jì)算負(fù)荷上限標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)則的方法對(duì)于高機(jī)械負(fù)荷的干式潤(rùn)滑是無(wú)效的。干式潤(rùn)滑接觸造成的損傷模式的特征與磨損失效的特征相似。但對(duì)于實(shí)驗(yàn)分析，目前還沒(méi)有統(tǒng)一的測(cè)試方法。WZL盤(pán)上摩擦試驗(yàn)臺(tái)的預(yù)試驗(yàn)表明，該試驗(yàn)臺(tái)和磨損試驗(yàn)程序適用于干潤(rùn)滑滾動(dòng)接觸的試驗(yàn)研究。為了降低試樣的成本和試驗(yàn)機(jī)的能力，采用預(yù)測(cè)模型來(lái)預(yù)測(cè)齒輪和加工工具的磨損行為和負(fù)載能力。提出了一種預(yù)測(cè)流體潤(rùn)滑接觸中涂層齒翼磨損的預(yù)測(cè)模型。該預(yù)測(cè)模型在干潤(rùn)滑滾動(dòng)接觸上的應(yīng)用需要高分辨率，才能考慮到整個(gè)接觸面積，以考慮熱效應(yīng)。

　　本文為了預(yù)測(cè)干潤(rùn)滑輥接點(diǎn)的磨損行為，提出了一種計(jì)算保證量分布變化的方法。三種具有不同表面結(jié)構(gòu)的樣本的接觸模式表明，兩種表面結(jié)構(gòu)的組合影響了壓力分布的變化行為。摩擦能的分布顯示了在接觸面積內(nèi)對(duì)熱效應(yīng)的影響。為了預(yù)測(cè)考慮熱效應(yīng)的磨損行為，未來(lái)需要試驗(yàn)臺(tái)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。