مدل سازي گذراي عددي و بررسي تجربي اثر بافت سطح بر روانكاري الاستوهيدروديناميك

Transient Numerical Modeling and Experimental Investigation of the Effect of Surface Texture on Elastohydrodynamic Lubrication

پديده سايش و اصطكاك و راه‌كارهاي كاهش آنها بسيار مورد توجه بوده است. يكي از اين روشها الگودهي سطح است كه با استفاده از ليزر با سرعت بيشتر و دقت بالا قابل انجام است. در اين پژوهش ابتدا مدل عددي براي بررسي رفتار اصطكاكي و شكل گيري لايه روانكار به صورت گذرا با وجود حفره روي سطح توسعه داده شده است. سپس اثر ايجاد بافت ليزري بر‌روي ديسكي از جنس فولاد ST37 در شرايط تماس خطي در رژيم روان‌كاري مخلوط به صورت تجربي بررسي شده‌است. در اين پژوهش دو پارامتر ورودي سرعت خطي و بار عمودي متغير بودند. با تغيير اين پارامترها ضريب اصطكاك برحسب مسافت پس از طي مسافت 100متر اندازه گيري شده است. با بررسي‌هاي صورت گرفته مشخص گرديد كه با افزايش سرعت و كاهش نيروي اعمالي ميزان اصطكاك كاهش پيدا مي‌كند. با مقايسه نتايج بين ديسك‌هاي الگودهي شده و صيقلي مشخص شد كه ميزان ضريب اصطكاك بين 12 تا 23 درصد در بررسي تجربي كاهش يافته‌است درحالي كه در تخمين عددي امكان داشتن كاهشي بين 25 تا 40 درصد نيز پيش بيني ميشود. در سرعت هاي بالا تخمين هاي مدل عددي و نتايج بدست آمده از آزمايش بسيار بهم نزديك شده اند.

The phenomenon of abrasion and friction in mechanical mechanism and the ways to reduce them have been highly regarded. One of these methods is surface texturing, which can be accomplished using a laser with high speed and accuracy. In this study, a precise numerical model is developed to investigate the frictional behavior of the dimple transient film formation effect. Then the effect of laser made textures on a ST37 steel disc is studied experimentally in linear contact situation in the mixed lubrication regime. In this study, the friction coefficient is measured after 100m distance for different input important parameters of velocity and vertical load. Results have shown that friction coefficient decreases with increasing speed and decreasing applied force. Comparison of the results between the textured and smooth discs showed that the friction coefficient decreased by 12 to 23% in the experimental study, while numerical estimates of the possibility of a decrease of between 25 and 40% were also predicted. At high velocities, the numerical model estimates and the results of the experiment are very close.