变载荷工况下轴承表面局部滑移特性主动调控方法研究

基本信息
批准号:51575427
项目类别:面上项目
资助金额:64.00
负责人:王莉
学科分类:
依托单位:西安交通大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:陈渭,林起崟,杨清振,刘维宇,罗钰,李龙,吕丹辉,段辉,刘伟
关键词:
轴承润滑混合滑移主动调控可逆润湿性
结项摘要

In a sliding bearing system with composite surfaces, the change of high-pressure region due to the external loads change will give rise to lubrication failure. To address this issue, a novel method is proposed for lubrication property improvement through dynamically tuning the slippage area distribution. Adjust to the high-pressure region change due to the external loads changing and based on eletrowetting theory, the overall lubrication properties have been improved through dynamically regulation of the slippage region distribution. The mechanism of the influence of the size, location and distribution of the surface silppage region is investigated, which will provide the fundamental theory for the complex heterogeneous slip surface design. The relationship between the hydrophobicity stability and the physical&chemical property and surface micro-morphology is investigated, which will used as the instruction rules for stable hydrophobic surface fabrication. The mechanism of influence of the complex three-phase contact lines on the electric field boundary effect under microscopic rough surface and incomplete wetting conditions is investigated, which provides the fundamental theory for the reversible switching of the surface wettability. The multifunctional film fabrication process for engineered surface with reversible wetting transition property on inner curved surface is investigated, which will result in the effective method for implementation of the reversible wetting transition. Implementations of this project will result in the establishment of the relatively complete theoretical basics and fundamental techniques for the fabrication of heterogeneous slip sliding bearing surface with dynamically regulating slip property and innovative understanding for electrowetting and drag reduction due to boundary slip and then present an effective method for heat generation reduction and overall lubrication properties of the lubrication system of spindle bearing system.

针对变载荷工况下高压承载区变化引起混合滑移轴承系统润滑失效问题,提出一种通过动态改变轴承表面滑移区,从而改善润滑的新方法:适应外部载荷变化引起的轴承高压承载区的改变,基于电润湿理论,通过滑移区分布的在线主动调控,实现轴承系统整体润滑性能显著提高。研究表面滑移区域大小、位置、分布方式影响润滑性能的作用机制,为复杂混合滑移表面设计提供理论依据;研究表面物理化学及微观形貌特征与疏水性失稳的关系,指导稳定疏水滑移表面的制备;研究部分润湿条件下微观粗糙表面复杂三相接触线影响电润湿电场边缘效应的机理和规律,为表面润湿性转变的可逆实现提供理论基础和控制方法;研究金属内曲面可逆润湿表面复合功能膜层制备工艺,为可逆润湿转变实现提供有效制备方法。本项目的研究,将为可动态调控的混合滑移轴承表面的制备建立较为完备的理论技术基础,为滑移减阻和电润湿提供新认识,为降低润滑流体温升提高轴承系统综合性能提供一种有效方法。

项目摘要

针对变载荷工况下高压承载区变化引起混合滑移轴承系统润滑失效问题,提出一种通过动态改变轴承表面滑移区,从而改善润滑的新方法:适应外部载荷变化引起的轴承高压承载区的改变,基于电润湿理论,通过滑移区分布的在线主动调控,实现轴承系统整体润滑性能显著提高。.本研究首先基于水气的稳定疏水理论,分别利用化学水浴生长法和粒子掩蔽刻蚀的方法制备了ZnO纳米柱和Si纳米柱两种疏水结构,通过对制备工艺的研究,实现了粗糙结构柱径和高度的可控制备。通过接触角、滚动角、弹跳性能对所制备的疏水结构进行多维度的疏水性能表征,表明其良好的静态和动态润湿性能以及一定的承压能力。.采用化学掩膜刻蚀法制备微米级表面结构,并使用水热法制备氧化亚铜疏水层。所制备的结构表面接触角可以达到135°,证明了氧化亚铜具有良好的疏水性能。为达到超疏水的性能要求,采用激光刻蚀法进行表面微结构的制备,以获得尺寸更小的表面微纳米复合结构,并利用表面产生的氧化铜与铜基底的归中反应来制备氧化亚铜疏水层。激光刻蚀后的表面接触角可达152°,滚动角最低只有6°,且在水中也能够形成稳定的气膜,具有优异的超疏水性能。.表面微米级周期结构形貌对表面润湿性能的影响研究。数值仿真和激光刻蚀实验的结果均表明,固液两相间的实际接触面积越小,表面的疏水性能就越好。表面微结构高度是保证液滴在表面上维持Cassie态稳定的必要条件。.通过紫外固化胶在ZnO纳米结构的填充实验,对比水和紫外固化胶两种液体的填充过程中的受力情况,得出水可以在长径比大于1:8的ZnO纳米结构表面呈Cassie状态。通过电场调控液滴在粗糙结构的润湿状态,探索润湿状态可逆转变的可行性,实现了液体在各组结构表面润湿状态的不完全可逆转变:ZnO纳米结构表面实现转变的电压范围为0~90v,接触角变化范围为102°~146°;Si纳米柱构表面实现转变的电压范围为0~100v,接触角变化范围为89°~150°,为不同润湿状态影响界面滑移特性的研究提供可控的实验条件。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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