CN117006224A - 一种中字形排布椭圆凹坑织构差速器齿轮垫片 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种中字形排布椭圆凹坑织构差速器齿轮垫片，齿轮垫片的背面为与车桥差速器壳相接触的球面，齿轮垫片正面为与行星齿轮接触的内凹弧面，齿轮垫片有内孔，内凹弧面上设有若干中字型排布的椭圆凹坑织构阵列，椭圆凹坑织构阵列由若干椭圆凹坑织构组成，且呈中字形排布。采用中字形排布椭圆凹坑织构差速器齿轮垫片，在极端乏油时的干摩擦或边界润滑状态下可通过椭圆凹坑织构存储微量润滑油改善润滑，减小摩擦，同时也可以通过中字形排布的椭圆凹坑织构存储大量磨屑，减少三体磨损。在润滑状况良好时，可通过中字形排布的椭圆凹坑织构阵列改善润滑油流场，增加油膜厚度，提升流体动压效应。
Description
技术领域
本发明涉及机械摩擦副表面技术领域，具体涉及一种中字形排布椭圆凹坑织构差速器齿轮垫片。
背景技术
差速器是车桥系统的关键部件，在车辆行驶过程中发挥着重要作用，车桥差速器的可靠性直接影响着车桥的使用寿命。重卡车桥差速器往往面临低速重载的恶劣润滑工况，其摩擦部件的剧烈摩擦磨损可能直接导致差速器故障。据市场资料统计，由于差速器故障而导致车桥无法正常工作的比率已经占据车桥故障的第一位，其中由于磨损问题导致差速器零件失效的现象尤为突出。车桥差速器中的齿轮垫片作为减少差速器壳和齿轮之间磨损和调整齿轮啮合间隙的关键部件，其过度磨损造成的齿轮啮合间隙增大引起齿轮打齿、车桥振动异响、行星齿轮轴断裂等问题尤为突出。为了解决差速器齿轮垫片过度磨损造成的差速器故障问题，提高差速器的使用寿命和车桥的可靠性，有必要提高车桥齿轮垫片耐磨性、改善润滑。
织构化表面是指人为加工出具有微小凸起或凹陷微结构纹理的表面，以达到有效降低摩擦磨损的目的。一般在工程中，通过经验试错和优化设计得到了具有一定范围的面积比、直径、深径比的表面织构设计，可以起到了很好的润滑改善效果。然而目前对于表面织构在车桥差速器齿轮垫片的排布设计，并不存在广为接受的设计方案。
发明内容
本发明提出一种中字形排布椭圆凹坑织构差速器齿轮垫片，采用中字形排布椭圆凹坑织构差速器齿轮垫片，在极端乏油时的干摩擦或边界润滑状态下可通过椭圆凹坑织构存储微量润滑油改善润滑，减小摩擦，同时也可以通过中字形排布的椭圆凹坑织构存储大量磨屑，减少三体磨损。在润滑状况良好时，可通过中字形排布的椭圆凹坑织构阵列改善润滑油流场，增加油膜厚度，提升流体动压效应。
为了解决上述背景技术中的问题，本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种中字形排布椭圆凹坑织构差速器齿轮垫片，所述齿轮垫片的背面为与车桥差速器壳相接触的球面，所述齿轮垫片正面为与行星齿轮接触的内凹弧面，所述齿轮垫片有内孔，所述内凹弧面上设有若干中字型排布的椭圆凹坑织构阵列，所述椭圆凹坑织构阵列由若干椭圆凹坑织构组成，且呈中字形排布。
优选的，所述椭圆凹坑织构阵列，其中字形整体的长宽比为10：9，中字形内部空白区域长度占中字形总长度的2/5，中字形内部空白区域宽度占中字形总宽度的1/3。
优选的，单个所述椭圆凹坑织构阵列沿所述齿轮垫片圆周方向相邻两列的椭圆凹坑织构阵列角度为1°～10°，沿齿轮垫片径向相邻两列椭圆凹坑织构阵列之间的距离为1mm～10mm。
优选的，所述椭圆凹坑织构的椭圆长轴与短轴的尺寸为0.01mm～1mm，且长轴尺寸是短轴尺寸的1.3倍，所述椭圆凹坑织构的深度为10μm～100μm。
优选的，所述中字型排布的椭圆凹坑织构阵列沿所述齿轮垫片圆周方向排布的数目为3～10个。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
中字形排布椭圆凹坑织构能够更充分地发挥润滑脂的润滑作用，有效增加润滑油膜的厚度，改善润滑油的流动形式，提升流体动压效应，减少周向边界附近织构对油膜流体动压峰的限制作用，获得更高的流体动压力，更大的承载力和更小的摩擦系数。
附图说明
图1为本发明的主视结构示意图；
图2为本发明的右视结构示意图；
图3为无织构垫片、半织构化垫片和本发明油膜承载力对比柱状图；
图4为无织构垫片、半织构化垫片和本发明和本发明的摩擦系数对比柱状图；
图5为无织构垫片的流体动压力分布图；
图6为半织化垫片的流体动压力分布图；
图7为本发明的流体动压力分布图。
附图标记说明：
1、齿轮垫片；2、椭圆凹坑织构；3、椭圆凹坑织构阵列。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，属于中“前”、“后”、“上”、“下”、“两端”、“中心”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1-图2所示，一种中字形排布椭圆凹坑织构差速器齿轮垫片，齿轮垫片1的背面为与车桥差速器壳相接触的球面，齿轮垫片1正面为与行星齿轮接触的内凹弧面，齿轮垫片1有内孔，内凹弧面上设有若干中字型排布的椭圆凹坑织构阵列3，椭圆凹坑织构阵列3由若干椭圆凹坑织构2组成，且呈中字形排布。
椭圆凹坑织构阵列3，其中字形整体的长宽比为10：9，中字形内部空白区域长度占中字形总长度的2/5，中字形内部空白区域宽度占中字形总宽度的1/3。
单个椭圆凹坑织构阵列3沿齿轮垫片1圆周方向相邻两列的椭圆凹坑织构阵列角度为1°～10°，沿齿轮垫片1径向相邻两列椭圆凹坑织构阵列之间的距离为1mm～10mm。
椭圆凹坑织构2的椭圆长轴与短轴的尺寸为0.01mm～1mm，且长轴尺寸是短轴尺寸的1.3倍，椭圆凹坑织构2的深度为10μm～100μm。
中字型排布的椭圆凹坑织构阵列3沿齿轮垫片1圆周方向排布的数目为3～10个。
本发明的作用原理为：重卡车桥车桥差速器齿轮垫片摩擦副经常处于多种润滑工况条件下，采用中字形排布椭圆凹坑织构差速器齿轮垫片，在极端乏油时的干摩擦或边界润滑状态下可通过椭圆凹坑织构存储微量润滑油改善润滑，减小摩擦，同时也可以通过中字形排布的椭圆凹坑织构存储大量磨屑，减少三体磨损。在润滑状况良好时，可通过中字形排布的椭圆凹坑织构阵列改善润滑油流场，增加油膜厚度，提升流体动压效应。
如图3所示，无织构垫片、半织构化垫片和本发明油膜承载力对比柱状图，对比可知，本发明的油膜承载力最高；
如图4所示，无织构垫片、半织构化垫片和本发明和本发明的摩擦系数对比柱状图，由此可见，本发明的摩擦系数最小；
如图5-图7所示，分别为无织构垫片、半织构化垫片以及本发明的流体动压力分布图，对比可知，本发明的流体动压力最高，比无织构垫片、半织构化垫片的流体动压力更高，可有效的改善润滑油的流动形式，提升流体动压效应，减少周向边界附近织构对油膜流体动压峰的限制作用，获得更高的流体动压力。
Claims (5)
1.一种中字形排布椭圆凹坑织构差速器齿轮垫片，其特征在于：所述齿轮垫片(1)的背面为与车桥差速器壳相接触的球面，所述齿轮垫片(1)正面为与行星齿轮接触的内凹弧面，所述齿轮垫片(1)有内孔，所述内凹弧面上设有若干中字型排布的椭圆凹坑织构阵列(3)，所述椭圆凹坑织构阵列(3)由若干椭圆凹坑织构(2)组成，且呈中字形排布。
2.根据权利要求1所述的中字形排布椭圆凹坑织构差速器齿轮垫片，其特征在于，所述椭圆凹坑织构阵列(3)，其中字形整体的长宽比为10：9，中字形内部空白区域长度占中字形总长度的2/5，中字形内部空白区域宽度占中字形总宽度的1/3。
3.根据权利要求1所述的中字形排布椭圆凹坑织构差速器齿轮垫片，其特征在于，单个所述椭圆凹坑织构阵列(3)沿所述齿轮垫片(1)圆周方向相邻两列的椭圆凹坑织构阵列角度为1°～10°，沿齿轮垫片(1)径向相邻两列椭圆凹坑织构阵列之间的距离为1mm～10mm。
4.根据权利要求1所述的中字形排布椭圆凹坑织构差速器齿轮垫片，其特征在于，所述椭圆凹坑织构(2)的椭圆长轴与短轴的尺寸为0.01mm～1mm，且长轴尺寸是短轴尺寸的1.3倍，所述椭圆凹坑织构(2)的深度为10μm～100μm。
5.根据权利要求3所述的中字形排布椭圆凹坑织构差速器齿轮垫片，其特征在于，所述中字型排布的椭圆凹坑织构阵列(3)沿所述齿轮垫片(1)圆周方向排布的数目为3～10个。
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