球轴承内圈织构表面润滑油滴润湿铺展行为研究

作     者：王保民 钱斯凯 闫瑞祥 王慧心 

作者机构：兰州理工大学机电工程学院 

出 版 物：《摩擦学学报》 (Tribology)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51965038)资助 

主　　题：角接触球轴承 表面织构 润湿性 铺展行为 数值分析 

摘      要：在套圈表面设计微织构已成为轴承润滑增效的一种有效方法，本文中基于VOF (Volume of fluid)理论建立了润滑油滴在球轴承内圈织构化表面润湿铺展的三维数值模型，对比分析了油滴在常规内圈滚道和织构化内圈滚道表面的铺展和润湿特性，剖析了微凹坑织构对润滑油滴铺展的作用机理及影响因素，搭建了液滴动态监测平台与接触角测量平台，将试验结果与数值分析结果进行对比，验证了数值分析的正确性。结果表明：织构使轴承内圈表面润滑油滴接触角减小、铺展长度和铺展面积增大，提高滚道表面的润湿性；在旋转的内圈滚道表面，织构对润滑油起到存储和滞留作用，使内圈滚道表面润滑油增加、铺展面积增大，形成更加稳定的润滑薄膜，有利于改善轴承内圈润滑状况。轴承转速越高、织构间距越小、润滑油黏度越小以及油滴初速度越大时，润滑油在旋转滚道表面的铺展面积越大；随着织构深度的增大，油滴铺展面积先增大后减小，40 μm是织构的最佳深度。该研究对角接触球轴承内圈织构设计以及润滑增效具有重要参考意义。