[發明專利]一種控制空間液體潤滑劑蠕爬流失的表面設計方法

無效

• 申請號: 201410057634.0
• 申請日: 2014-02-20
• 公開（公告）號: CN103822077A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 王曉雷;戴慶文;黃巍
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F16N39/00
• 分類號: F16N39/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

????本發明涉及空間潤滑及精密機械領域，具體是一種控制空間液體潤滑劑蠕爬流失的表面設計方法。

背景技術

蠕爬（creep?or?migration），是指潤滑劑在接觸表面，不受外力作用而不斷擴展的現象。隨著我國航天事業的蓬勃發展，空間潤滑技術的重要性得到了越來越普遍的認識，潤滑失效正逐漸成為限制空間機械系統壽命的主要障礙。液體潤滑具有自修復能力強、低摩擦因數、使用壽命長等諸多優點，其研究和應用價值也變得越來越高。然而對于液體潤滑，由于微重力、真空等復雜環境因素，潤滑液缺少回流補充的機制，而且由于液體潤滑材料與運動部件基體材料浸潤性的變化，極易造成液體潤滑劑的蠕爬流失。J.?W.?Kannel,?K.?F.?Dufrane.?Rolling?Element?Bearings?in?Space.?The?20th?Aerospce?Mechanism?Symposiμm,?NASACP-2423,?1986:?112-321.和W.?R.?Jones,?M.?J.?Jansen.?Tribology?for?Space?Applications.?Engineering?Tribology,?2008,?222:?997-1004的研究表明，對于空間液體潤滑劑，溫度梯度是引起其蠕爬流失的重要因素之一,如附圖3、4所示。微小的溫度梯度能夠促使潤滑油薄膜從高溫區快速向低溫區遷移，導致蠕爬流失。蠕爬流失不僅降低空間部件在軌壽命，而且長年積累的潤滑劑甚至將會污染整個空間站。

I.?Takahashi,?M.?Kμme.?A?study?on?non-oil?diffusive?greases.?NLGI?Spokesman,?1993,?57.?3.介紹了在潤滑區域涂覆具有超低表面能的表面涂層，能夠對潤滑液的蠕爬有很顯著的阻礙作用。但是由于涂層與基體的結合強度不高，就容易在各種外界作用力的影響下而脫落，脫落的表面涂層不僅沒有阻礙潤滑液蠕爬，而且還會污染潤滑液，影響其潤滑性能。A.?A.?Fote,?R.?A.?Slade,?S.?Feuerstein.?The?Prevention?of?Lubricant?migration?in?spacecraft.?Wear,?1978,?51:?67~75介紹一種通過改變摩擦表面結構的方法，即棱邊結構，并從理論驗證了其能達到密封抑制蠕爬的效果。另外，E.?W.?Roberts,?M.?J.?todd.?Space?and?Vacuμm?Tribology.?Wear,?1990,?136:?157~167中提到了通過提高潤滑劑的粘度來抑制潤滑液爬移擴散的作用。

發明內容

本發明為了解決現有技術的問題，提供了一種控制空間液體潤滑劑蠕爬流失的表面設計方法，通過該方法可以獲得一種能夠有效控制空間液體潤滑液蠕爬流失的理想的表面結構。

本發明提供的設計方法，首先判斷空間運動部件摩擦表面上的溫度梯度方向，若溫度梯度方向單一，則通過表面微細加工技術在摩擦表面上加工出規則分布的微溝槽陣列；若存在多個溫度梯度方向，則通過表面微細加工技術在摩擦表面上加工出規則分布的微凹坑陣列；凹坑或溝槽的深度為5μm?-100μm，面積率為0%-70%，凹坑直徑或溝槽寬度為10μm?-500μm。

進一步優化，所述的溝槽陣列相對于溫度梯度方向的排布角度為0°-90°。

進一步優化，所述的溝槽陣列相對于溫度梯度方向呈45°平行交錯。

進一步優化，所述的溝槽陣列相對于溫度梯度方向呈90°。

所述的表面微細加工技術包括反離子刻蝕、LIGA技術、激光加工、噴射粒子流處理及光刻和微細電解加工技術。

????本發明有益效果在于：用本發明方法設計出的空間運動部件的摩擦表面對潤滑劑的蠕爬又很好的抑制作用，能有效防止潤滑劑因為溫度梯度而產生的蠕爬流失，延長了部件的使用壽命。

附圖說明

圖1為單一溫度梯度時微溝槽陣列設計示意圖。

圖2為存在多個溫度梯度方向時微凹坑陣列設計示意圖。

圖3為平行于溫度梯度方向的微溝槽陣列設計示意圖。

圖4為相對于溫度梯度方向呈45°平行交錯的微溝槽陣列設計示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步說明。