润滑与密封

作者：杨小洋，胡亚辉，毛璐璐，张春秋，郑清春

单位：天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室，机电工程国家级实验教学示范中心（天津理工大学）,,天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室，机电工程国家级实验教学示范中心（天津理工大学）,,天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室，机电工程国家级实验教学示范中心（天津理工大学）,,天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室，机电工程国家级实验教学示范中心（天津理工大学）,,天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室，机电工程国家级实验教学示范中心（天津理工大学）,

关键词：人工关节;微织构;油膜承载力;摩擦因数

基金：天津市自然科学基金项目（15JCZDJC32800）；国家自然科学基金项目（11672208；81741141）；天津市科技支撑重点项目（18YFZCSY00890）.

为改善人工髋关节表面的摩擦学性能，在人工髋关节表面设计球形凹坑微织构；建立人工髋关节微织构表面的流体动压润滑模型，利用CFD软件ANSYS Fluent对微织构表面流体动压进行数值分析，得到摩擦副表面相对滑动时产生的油膜平均承载力以及摩擦因数，并分析表面微织构参数对摩擦学性能的影响。结果表明：在给定的织构参数范围内，平均承载力随深径比的增加呈现出先降低后升高再降低的趋势，随面积密度的增加呈先升高再降低的趋势；摩擦因数随深径比和面积密度增加的变化趋势与平均承载力相反；织构的最优参数分别为深径比0.06，面积密度25%。因此，在人工髋关节表面设置合适参数的球形凹坑微织构可以提高油膜平均承载力和降低摩擦因数，从而起到减小关节的摩擦磨损提高人工关节使用寿命的作用。

来源：2021年第10期

《润滑与密封》期刊编辑部

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