[实用新型]网状弹性自适应表面润滑织构

说明书

本实用新型涉及一种网状弹性自适应表面润滑织构。低速时流体润滑膜厚度不足时，可自适应自动升起微米级别网状格表面组织结构。网状格织构可以改善低速边界润滑和干摩擦时过度磨损问题。无载荷或高速时摩擦副的润滑介质再次建立起流体润滑，网状格织构自动消失，不影响摩擦副稳态承载性能。网状格结构可以确保关键设备摩擦副在无高压润滑介质顶起状态或热瞬态下，仍具备较低的磨损和较好的润滑状态，可用于三代核电、舰载核动力和弹射技术等。

技术领域

本实用新型涉及一种网状弹性自适应表面润滑织构。

背景技术

随着三代核电、舰载核动力和弹射技术的发展，关键设备摩擦副在无高压润滑介质顶起状态或热瞬态下，仍具备较低的磨损和较好的润滑状态。转动或滑动部件一般有两类传统摩擦副，金属类如巴氏合金，非金属类如石墨或树脂；巴氏合金用于油润滑，石墨用于水润滑，树脂即可用于油润滑也可以用于水润滑；在无高压润滑介质顶起时，摩擦副在低速油膜或水膜较低，这种边界润滑不能有效隔离摩擦副直接接触，摩擦副表面将会造成较大磨损或损坏，甚至造成剥落。所以，需要解决边界润滑状态下过度磨损问题。

传统改善边界润滑有两种方法，第一种，增加摩擦副润滑介质进出两侧深度；第二种，在摩擦副表面增加微观织构(如圆形、矩形等凹坑)。第一种方法可以使得摩擦副在处于边界润滑时，增加润滑介质的供给量，虽能一定程度改善边界润滑，却导致了稳态润滑介质压力曲线峰值过高，深度过大时，介质流出侧出现负压进一步加大磨损。第二种方法可以使得摩擦副在边界润滑状态下，摩擦副表面仍然分布较多的润滑介质凹坑，但这些凹坑将会影响稳态时润滑介质在摩擦副的压力分布，降低摩擦副的承载能力，虽然改善了边界润滑状态的磨损过大问题，但却降低了稳态时的摩擦副性能。

因此，需要研制一种新结构，这种表面织构，在热瞬态或低速可以自动凸起，但在稳态时又自动消失；即能改善边界润滑时过度磨损，又不影响稳态时摩擦副承载能力，表面织构可动态生成。

发明内容

本实用新型的目的提供一种可以改善低速边界润滑和干摩擦时过度磨损问题，无载荷或高速时摩擦副的润滑介质再次建立起流体润滑，网状格织构自动消失，不影响摩擦副稳态承载性能的自动凸起回网状弹性自适应表面润滑织构。本实用新型的技术方案为：一种网状弹性自适应表面润滑织构，基材2上表面设置凹槽3，覆盖层1布置在基材2上方，覆盖层1部分嵌入凹槽3，覆盖层1与基材2之间无间隙保持紧密连接，覆盖层1上方的表面层6与刚体直接接触部分凸起，凸起部分16是凹槽3对应的正上方表面层6，非凸起部分7上层存留润滑介质17，第二厚度5与第一厚度4比值为0.5：5。

第一类网状格19在基材2的凹槽3内呈矩形分布，第二类网状格20在基材2的凹槽3内呈菱形分布，第三类网状格21在基材2的凹槽3内呈扇形分布，第四类网状格22在基材2的凹槽3内呈环形分布，第五类网状格23在基材2的凹槽3内呈螺线形分布。

摩擦副为可动部分和不动部分，当可动部分处于低速运行状态或处于快速加减速瞬态状态，不动部分上方的润滑介质连续厚度将降低，当摩擦副直接接触后，凹槽3对应的正上方表面层6将会凸起，凸起部分16一般比非凸起部分7高出1微米至30微米，形成多个储存润滑介质17的等效浅水槽，等效浅水槽内的润滑介质17可大幅度降低摩擦副干摩擦面积，并提供部分流体润滑的空间，对于改善摩擦副边界润滑时的过度磨损有帮助；摩擦副流体润滑重新建立，摩擦副直接接触消失后，凸起部分16自动回落，表面层6恢复正常，不影响摩擦副稳态承载能力。第二厚度5与第一厚度4比值如果小于0.5 倍，摩擦副直接接触消时，凸起部分16的凸起高度将会小于1微米，无法起到改善边界润滑的作用；第二厚度5与第一厚度4比值如果大于5倍，凸起部分16的凸起高度将会远大于10微米，将会增加覆盖层1内应力，并降低边界润滑效果，超出边界润滑时润滑介质流体膜的厚度数量级。