503 / 2021-06-18 21:52:27

基于FK-Boltzmann修正雷诺方程干摩擦接触压力数值求解

经典的库伦摩擦定律认为摩擦系数与相对滑动速度无关，但部分实验结果表明，摩擦系数与相对滑动速度呈负相关关系，即载荷一定条件下，随着相对滑动速度的增加，摩擦系数减小，真空状态下摩擦系数最大。对此本研究提出干摩擦情况下气体润滑效应，即当摩擦副作相对运动时，接触界面间的空气可以看作润滑剂，运动过程中会起到一定的润滑效果，这样气体亦承担了一部分法向载荷，从而减小了摩擦力。本文从气体润滑的角度出发，用FK-Boltzmann修正的Reynolds方程求解干摩擦情况下界面间的接触压力。此时法向载荷由微凸体接触和气体润滑效应共同承担，利用混合润滑方法，成功求解出低粘度、低密度和气体稀薄效应显著情况下的统一Reynolds方程。之后还研究了法向载荷、卷吸速度和环境压力对气体承载比例的影响。研究发现，只有在高压、高速和轻载情况下环境压力才会对接触压力有较明显的影响，对于一般工况下依然可以用弹性接触理论进行求解。