[發(fā)明專利]一種具有表面微結構的摩擦配副表面

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• 申請日: 2020-01-02
• 公開（公告）號: CN111186811A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設計）人: 張輝;劉洋;董光能;王偉;劉奇;李星
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B81B3/00
• 分類號: B81B3/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

本發(fā)明公開了一種具有表面微結構的摩擦配副表面，包括表面微結構，表面微結構設置在摩擦配副表面本體上；表面微結構包括若干微結構單元，若干微結構單元呈圓周陣列或線性陣列設置；每個微結構單元包括若干微結構體，若干微結構體呈線性陣列設置；相鄰兩個微結構體傾斜層疊排列設置，且傾斜方向一致；每個微結構體采用三維鱗片狀凹槽結構，每三維鱗片狀凹槽結構中充填潤滑介質；本發(fā)明通過在摩擦配副表面本體上設置傾斜層疊排列設置的微結構體，微結構體采用三維鱗片狀凹槽結構，利用三維鱗片狀凹槽結構在受到擠壓時發(fā)生彈性變形，將貯存的潤滑介質擠出至表面，實現(xiàn)對摩擦配副表面潤滑介質匱乏區(qū)域的有效補充，改善摩擦配副之間的潤滑狀況。

技術領域

本發(fā)明屬于表面微結構技術領域，特別涉及一種具有表面微結構的摩擦配副表面。

背景技術

表面微結構是指通過物理或化學方法，在機械表面制造的微米或納米尺度的凹坑、溝槽或凸起微結構。表面微結構目前已經廣泛應用于減少摩擦及降低磨損的各個領域以提高表面的摩擦學性能。經過研究人員幾十年研究，表面微結構及其相關理論已經有了很大的發(fā)展。在不同的潤滑狀態(tài)下，表面微結構提高摩擦學性能的相關機理較為復雜也不盡相同，基本上可以歸納為四個主要屬性：(1)微流體動力效應；(2)二次潤滑；(3)磨屑儲存作用；(4)減少接觸面積。

雖然目前已經存在許多對于不同工況下的表面微結構設計及其在摩擦學系統(tǒng)中的應用的研究，但現(xiàn)有的研究基本上都是針對常見的二維表面微結構，即只考慮形狀、深度、分布等典型幾何特征；受限于二維表面微結構固定的制造工藝、研究模式與機理分析；目前的研究只初步探討了表面微結構縱向橫截面的影響，而且這些研究通常只是通過計算機模擬仿真進行或研究簡單橫截面形狀；同時目前幾乎沒有研究專門探討在乏油潤滑狀態(tài)下表面微結構內部構造與其相應的二次潤滑性能之間的關系；尤其是在乏油或無油狀況下存在著摩擦配副表面間潤滑效果較差，摩擦磨損情況較嚴重等問題。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術中存在的技術問題，本發(fā)明提供了一種具有表面微結構的摩擦配副表面，以解決乏油或無油狀況下摩擦配副表面間潤滑效果較差、摩擦磨損情況較嚴重的技術問題。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：

本發(fā)明提供了一種具有表面微結構的摩擦配副表面，包括摩擦配副表面本體及表面微結構，表面微結構設置在摩擦配副表面本體上；

表面微結構包括若干微結構單元，若干微結構單元呈圓周陣列或線性陣列設置；

每個微結構單元包括若干個微結構體，若干個微結構體呈線性陣列設置；

相鄰兩個微結構體傾斜層疊排列設置，且傾斜方向一致；每個微結構體采用三維鱗片狀凹槽結構，每三維鱗片狀凹槽結構中充填有潤滑介質。

進一步的，三維鱗片狀凹槽結構為圓角半圓環(huán)型結構。

進一步的，單個微結構體的傾斜角度為0°＜a≤90°，微結構體的垂直高度為0＜h≤1mm。

進一步的，相鄰兩個微結構單元之間的間距為0＜l≤1700μm。

進一步的，圓角半圓環(huán)型結構的外徑R與內徑r之間的關系滿足： 50μm≤R-r≤400μm。

進一步的，三維鱗片狀結構采用3D打印、機械切削、化學蝕刻、激光標刻、光學蝕刻或納米壓印方式制作得到。

進一步的，潤滑介質采用石蠟油、80w-90齒輪油和PFPE潤滑脂中的一種。

進一步的，微結構體的傾斜方向與摩擦配副的運動方向相適應。

進一步的，微結構體的傾斜延伸方向與摩擦配副運動方向的夾角β為鈍角。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果為：