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Jul 12, 2023

ロータリーコンプレッサーのさまざまな潤滑条件下でのレーザーテクスチャード加工表面のトライボロジー挙動

Rapporti scientifici Volume 13,

Scientific Reports volume 13、記事番号: 5378 (2023) この記事を引用

364 アクセス

1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

楕円形ディンプルを有するレーザーテクスチャ表面のトライボロジー挙動を、低油潤滑、リッチオイル潤滑および乾式潤滑などの異なる潤滑条件下での平滑表面のトライボロジー挙動と実験的に比較した。 リング・オン・リングのトライボロジー試験により、動作負荷の増加に伴う潤滑状況を分析しました。 最後に、スラスト面にテクスチャを加工したローリングピストンロータリーコンプレッサーの性能への影響を調査しました。 結果は、トライボロジーの改善が潤滑条件に強く依存することを示しています。 リッチオイル潤滑および貧オイル潤滑下での適用荷重の増加に伴い、マイクロディンプルの効果により臨界荷重変換潤滑領域が促進され、流体潤滑の範囲が拡大します。同時に、滑らかな表面と同様の最小限の摩擦係数を維持しますが、耐摩耗性を高めます。 ただし、乾式潤滑下では、摩擦係数が増加し、テクスチャード加工された表面の表面摩耗が増加します。 コンプレッサーの性能は、レーザー表面テクスチャリングによって大幅に改善され、摩擦電力消費量が 2% 削減され、エネルギー効率が 2.5% 向上します。

特に地球温暖化問題への意識の高まりから、エアコンに使用されるコンプレッサーの効率向上は永遠の課題となっており、消費電力削減のためにコンプレッサーの高効率化が強く求められています。 地球温暖化係数 (GWP) の低い冷媒を使用すると、コンプレッサーの潤滑体制と動作条件もさらに悪化します。 特に滑り軸受、スラスト軸受、回転クランクシャフトとローラー、往復スライドなどの多くの摺動部品を備えたローリングピストンロータリーコンプレッサーでは、摺動面の摩擦損失と摩耗故障が性能向上と寿命延長の主な障害となります。 。

表面に規則的な微細パターンを作製するレーザー表面テクスチャリング (LST) は、流体動圧軸受、メカニカル シール、円筒面リング、またはピストン リングの耐荷重能力を高め、摩擦係数と表面熱を低減することが理論的および実践的に確認されています1。 、2、3、4。 これは、摩擦対の摩擦学的挙動を改善する実質的な方法を提供します。

現在の主な方法である表面保護コーティング 5,6 や構造最適化 7 と比較すると、LST は複雑な加工や難しい設計ではなく、表面トポグラフィーを人工的に構造化して潤滑レジームを制御するだけです。 一般的なテクスチャーパターンとしてのマイクロディンプルは、理論的モデリングと実験的観察によってトライボロジー的利点のメカニズム研究が最初に実行されました8,9。 表面のマイクロディンプルは、相対的な滑りコンポーネント間の収束粘性流体の追加の流体力学的圧力を高めることができ、したがって流体力学的潤滑の範囲を拡大できると結論付けられています。 利点として、マイクロ流体力学ベアリングとして機能するマイクロディンプルは、リッチオイル条件下でも表面分離と非接触動作を維持できます。 さらに、これらのマイクロディンプルは、混合潤滑または低オイル潤滑下でオイル源を供給する潤滑剤マイクロコンテナとして機能したり、乾式滑り接触下でのさらなる摩耗を防ぐための摩耗粉用のマイクロトラップとして機能することもできます10。

現在、マイクロディンプルテクスチャーの研究では、幾何学的最適化 (ディンプルの深さ 10、ディンプルの直径 11、面密度 12、13)、パターンの比較 (円形 14、楕円形 15、三角形 16、ひし形の形状 17 と平面 18、球形 19、20、特にフルオイル潤滑またはリッチオイル潤滑下での最高の摩擦低減と耐摩耗性を目的として、傾斜した凹面または凸面 21) と配置の影響 (傾斜角 17、細長比 22、分布位置 21) を調整します。 全体として、最適な楕円ディンプルは、ディンプルの長さ方向の流体累積効果により、円形ディンプルよりも耐荷重能力が 26.3% 増加する強い流体力学的効果を示し、その摩擦係数は、ディンプル長さ方向と比較して 10 ～ 20% 低減できます。その他のディンプルパターン２３． そこで、この論文では楕円形のディンプルを選択して分析しました。

ただし、トライボロジー上の利点をもたらす最適な形状は、動作環境 24 および潤滑条件 25、26 に大きく依存するため、矛盾する結論につながり、産業上の応用が困難になる可能性があります。 たとえば、混合潤滑条件下でのピンオンディスクテストにより、Podgornik25 は表面テクスチャの有効性に関するトライボロジー調査を実施し、滑り速度が 0.015 ～ 0.45 ms−1 の場合、テクスチャが滑りに抵抗し、摩擦を増加させることを指摘しました。接触圧力は1MPaです。 しかし、Liew27 は、滑り速度が 0.5 ～ 7.8 ms-1、接触圧力が 0.08 ～ 0.3 MPa の場合、ディンプルのある表面の摩擦係数は、テクスチャなしの表面の摩擦係数より 11 ～ 24% 低いことを示し、Braun28 も示しました。最適直径では、滑り速度 0.5 ms-1、接触圧力 3 MPa で最大 80% の摩擦低減が得られます。 有望な結果は多数の理論的および実験的研究によって証明されていますが、大部分は単一潤滑モードでの独自の動作条件に基づいています。 しかし、産業用アプリケーション、特にエアコンのローリングピストンロータリーコンプレッサーの場合、オイル供給は単にリッチオイル状態だけでなく、貧オイル潤滑やドライ潤滑など常に変化しています。 これは、流体力学的潤滑から混合潤滑または境界潤滑まで、摩擦面の潤滑方式にも大きく影響します。 したがって、異なる潤滑条件での同じ操作パラメータの下でのディンプルの最適化と摩擦および摩耗特性への影響の比較可能性が欠如しています。 そこでこの論文では、同じ動作パラメータを使用した異なる潤滑条件下で、レーザーテクスチャード加工された表面のトライボロジー挙動を実験的に比較しました。

コンプレッサーの用途においても、摩擦の低減と耐摩耗性の向上という利点があるため、テクスチャード加工された表面にも徐々に注目が集まっていますが、発表された研究は依然として不十分です。 Nagata29 は、往復圧縮機のスラスト表面の 3 つのテクスチャパターンを比較し、成績係数が 1.4% 高く、摩擦損失が 20 ～ 60% 低いことを示しました。 Mishra30 は、冷凍環境内でのスクロール コンプレッサーの低オイル潤滑下での LST のトライボロジー挙動を調査しました。これは、表面テクスチャリングが大幅なトライボロジー改善を示し、潤滑剤や冷媒の種類にほとんど依存しないことを示しています。 ディンプル構造の影響は往復動圧縮機やスクロール圧縮機で研究されていますが、ロータリー圧縮機の摩擦特性に対するその適用性と利点は明らかではありません。

そこで、楕円形のディンプルを備えたレーザーテクスチャード加工表面のトライボロジー挙動を、低油潤滑、富油潤滑、乾式潤滑などのさまざまな潤滑条件下で実験的に解析しました。 操作負荷が増加するにつれて、摩擦係数と摩耗トポグラフィーが滑らかな状態と比較されました。 潤滑方式と摩耗メカニズムも分析されました。 最後に、スラスト面にテクスチャを加工したローリングピストンロータリーコンプレッサーの性能への影響を調査しました。

実験試験は、図 1 に示すようなリングオンリング摩擦対に対して実行されました。ロータ、つまり、内側半径 ri = 13.5 mm、外半径 ro = 20 mm、厚さ 24 mm の上部ロータ、ローリングピストンロータリーコンプレッサーのローラーから出たJIS FC300鋳鉄製です。 図 2 に示す楕円ディンプルはレーザー表面テクスチャリング (LST) により一定の設計深さ hd = 5 μm で加工されており、その長軸はせん断速度方向と平行です。 楕円ディンプルの分布特性を記述するために、潤滑領域に対するディンプル領域の合計のパーセンテージを表すディンプル領域密度 Sp = nθnrab/(ro2 − ri2) と細長比 λ を含む 2 つの追加の幾何学的パラメーターが定義されました。 = a/b、長半径と短半径の比を表します。 各変数の詳細な意味と次元を表 1 に示します。

テストサンプルの写真と寸法: (a) テクスチャのない回転サンプル。 (b) テクスチャ付きの回転サンプル。 (c) 静止サンプル。

楕円形のディンプルを備えたテクスチャード加工された表面のジオメトリ。

レーザー加工の前に、元のローター表面を約 Ra < 0.2 μm の粗さで研磨し、次にアセトンとアルコールを使用した超音波洗浄器で洗浄し、オーブンで乾燥させました。 マイクロディンプルテクスチャは、HGTECH LSF20 の波長 1064 nm の光ファイバーレーザーによって製造されました。 処理パラメータには、レーザー出力 7 W、走査速度 800 mm s-1、周波数 80 kHz、および 3 オーバースキャンが含まれていました。 ファイバー光レーザーによる加工後、熱拡散による金属の溶融によるディンプル周囲の隆起や膨らみを除去するため、研磨工程を繰り返しました。 テクスチャー加工されていない表面の粗さは Ra < 0.2 に制御されました。 トポグラフィーは、図 3 に示す BRUKER Contour GT-K がサポートする白色光干渉式 3D プロファイルメーターによって測定されました。測定された深さは、設計値 5 μm ではなく 4.61 μm でした。

楕円形のディンプルのある表面のトポグラフィー。

ステーター、つまり内半径 10 mm、外半径 27 mm、厚さ 7 mm の下部ステーターは、ローリング ピストン ロータリー コンプレッサーの一般的な軸受材料である HT250 鋳鉄で作られました。 ステータ表面も約Ra<0.2μmの粗さで研磨されました。

レーザーテクスチャ加工された試験片のトライボロジー挙動を、MMW-1A トライボメータを使用して、異なる潤滑条件および動作荷重下で平滑な試験片と比較しました。 テストリグは、大気圧下でリングオンリングメイトを備えた状態で図4に示されています。 上部のテクスチャードローターは、1500 r min-1 の一定の回転速度で回転モーターによって駆動されました。 底部の滑らかなステーターは固定サポートにクランプされ、垂直方向に加えられた荷重に耐えました。 表 2 に動作条件を示します。 各グループのテストは 60 分間実施され、少なくとも 3 回繰り返されました。 摩擦トルクと摩擦係数を測定した。 試験が完了すると、摩擦表面の摩耗トポグラフィーが SEM 分析 (FEI Quanta 250) によって表示されました。

テスト装置の概略図。

低オイル潤滑、リッチオイル潤滑、および乾式潤滑を含めて、トライボロジー性能に対するさまざまな潤滑条件の影響を比較しました。 リッチオイル潤滑では、走行中ずっとローターとステーターを一定量100mLの潤滑剤（FV50S）に浸しておきました。 貧油のものは、始動前には摩擦界面に潤滑剤が均一に塗布されていたが、その後は潤滑剤の供給がなかった。 乾式潤滑では潤滑剤は何も与えなかった。

著者の前回の記事23では、リッチオイル条件下でのトライボロジー挙動が分析されました。 図5は、時間と負荷の増加に伴う、オイルが豊富な潤滑条件とオイルが少ない潤滑条件下でのテクスチャード加工された表面と滑らかな表面の摩擦係数を比較しています。 各負荷条件は個別のテストを表し、得られた結果が 1 つの図に結合されることに注意してください。 新しい試験片と潤滑剤を使用した各試験は、0 ～ 60 分間実施されます。

潤滑が豊富な条件および潤滑が不十分な条件下での、時間と負荷の増加に伴う滑らかな表面と楕円形のディンプルのある表面の摩擦係数。

一般に、一定の荷重が加わった場合、走行時間が長くなると、摩擦係数はまずω = 0 から 1500 r min−1 までの始動および加速段階で急激に増加し、その後、低速域に入るにつれてゆっくりと減少します。安定した摩耗段階で、最終的にはほぼ安定した状態を維持します。 ただし、これには、潤滑油潤滑下の滑らかな表面では F = 700 N、油潤滑の乏しい表面では 600 ～ 700 N など、いくつかの特殊な動作条件があります。 摩擦係数 f は、安定摩耗段階に入る前に急激に増加します。 ここで、摩擦界面に深刻な摩耗が発生します。 さらに、オイル潤滑が不十分な滑らかな表面の F = 600 ～ 700 N まで、f は定常値を割り、大きな振動とともに急激に増加し、表面の摩耗破壊を示します。 その結果、テストは 60 分間実行されずに強制的に終了します。

負荷が100から700Nに増加し、楕円ディンプルを備えたテクスチャー表面では、リッチオイル潤滑下で摩擦係数が減少する傾向を示します。 F < 400 N の低オイル潤滑下でも同様ですが、違いは F = 400 ～ 500 N で最小値が現れ、その後 f がより大きな振幅で増加することです。 滑らかな表面では、潤滑条件は f の曲線にわずかな影響を与えますが、傾向ではなく値を変更するだけです。 オイル潤滑が不十分な場合のザラザラした表面と同様に、その最小値は約 300 ～ 400 N です。

異なる適用荷重と潤滑条件下でのテクスチャ付き試験片と滑らかな試験片の定常相の摩擦係数 (図 5) を解析して、図 6 に示すストライベック曲線を形成します。無次元パラメータ ηω/p は横軸として機能し、摩擦係数 f が縦軸となります。 ηω/p が減少すると (右から左に見て)、つまり η と ω が一定に保たれながら加えられる荷重が増加すると、2 つの潤滑条件下の滑らかな表面では、f の変化はかなり近くなります。 結果は、f が最初に減少し、F = 300 N、リッチオイル潤滑では 0.025、貧オイル潤滑では 0.029 でそれぞれ最小値に達し、その後、より大きな振幅で増加することを示しています。 この現象は、F = 300 N 付近で潤滑状態が流体力学的潤滑から混合潤滑に変化することを示しています。F < 300 N の場合、滑らかな表面は流体力学的潤滑状態にあり、潤滑油が少ない状態の方が潤滑油が豊富な状態よりも摩擦係数が小さくなります。 逆に、混合領域で F > 300 N の場合、リッチオイル条件の方が摩擦低減の利点が大きくなります。

潤滑潤滑条件が豊富23および貧潤潤滑条件下での無次元パラメータの増加に伴う、滑らかな楕円形のディンプル表面の摩擦係数（ηは潤滑剤の粘度、pは単位面積あたりの荷重、ωは回転速度）。

試験が完了すると、図 7 に示すように、油膜潤滑条件下での底部試験片の摩擦表面の摩耗トポグラフィーが SEM 分析によって示されました。表面と滑らかな上部試験片では、摩耗トポグラフィーの同様の発展傾向が見られます。はっきりと見つかりました。 表面には、F = 100 N では元々の機械加工傷と亀裂が広く分布し、F = 200 N ではわずかな摩耗傷が見られます。荷重が 300 N に増加すると、二体摩耗による耕起傷とプラスチックの押し出しによる耕起傷が発生します。三体摩耗は徐々に形成されます。 また、油分が少ない状態でも部分的な付着粒子やピットが存在する可能性があります。 F が 500 N を超えると、深い耕起傷や深刻なプラスチックの押し出しによる材料損失が主な摩耗モードになります。 全体として、図6で分析した流体潤滑下でF < 300 Nの場合、貧油条件はリッチオイル条件と同様の耐摩耗性を示し、アブレシブ摩耗が支配的な摩耗メカニズムです。 混合領域で F > 300 N の場合、ロータとステータの間の機械的摩擦によって引き起こされる材料損失が主な摩耗メカニズムであり、リッチオイル条件の方が優れた耐摩耗性を示します。

底部試験片と滑らかな上部試験片の摩耗トポグラフィ: (a) リッチオイル潤滑条件下。 (b) オイル潤滑不良条件下。

滑らかな表面を要約すると、摩擦界面が流体潤滑状態にある場合、潤滑剤が多ければ多いほど摩擦挙動が良くなるわけではありません。 継続的な油膜を確保するには、一定量の潤滑剤が必要です。 これにより、リッチオイル状態と同等の耐摩耗性を維持しながら、より低い摩擦電力消費が得られます。 しかし、混合潤滑方式では、潤滑剤が多ければ多いほど、より優れた摩擦低減と耐摩耗性を保証できます。

図 6 の低油状態のテクスチャ表面では、f は滑らかな表面と同様の傾向を示します。 ディンプルは、臨界荷重を滑らかな表面の 300 N から 400 ～ 500 N に改善し、流体力学的範囲を拡大し、トライボロジー性能の向上に貢献します。 そして最小値は滑らかなものに近い約 0.030 です。 しかし、オイルが豊富な状態では、適用される荷重の増加とともに f は常に減少し、屈曲はありません。これは、テクスチャード加工された表面が常に流体力学的潤滑状態を維持していることを示しています。 これは、楕円ディンプルによる大きな流体力学的効果により、油膜の耐荷重能力が向上し、安定した流体潤滑が得られたためと考えられる。 もう1つは、ディンプルがマイクロリザーバーとして機能し、負荷がかかった状態で持続的な潤滑を供給できることです30、31、32、33。

図 8 は、底部試験片とテクスチャード加工された上部試験片の摩耗トポグラフィーを示しています。 油分が多い状態では、わずかな摩耗傷と、元々の加工傷や亀裂が残るだけです。 しかし、油が少ない状態では、安定した摩耗段階を経た後、本来の加工特徴は消失し、その結果、摩擦界面はより滑らかになります。 図6で分析した混合領域でF > 400 Nの場合、わずかな耕起痕とプラスチックの押し出しが徐々に形成されます。 滑らかなものと比較すると、流体力学的領域では、レーザー表面テクスチャリングは耐摩耗性に影響を与えませんが、混合領域では、耐摩耗性が大幅に向上します。 その理由は、ディンプルが潤滑剤の容器として機能し、合わせ面に十分な潤滑状態を提供したためです。 荷重をかけた状態でもマイクロディンプルが安定した油膜を維持します。 流体力学的効果により、油膜の耐荷重能力が向上し、合わせ面が分離され、非接触での走行が維持されます34。

底部試験片とテクスチャード加工された上部試験片の摩耗トポグラフィ: (a) リッチオイル潤滑条件下。 (b) オイル潤滑不良条件下。

結論として、油膜潤滑下でのテクスチャのない滑らかな表面と比較して、楕円形のディンプルを備えたテクスチャ付き表面は、特に潤滑状態を効果的に改善し、耐摩耗性を向上させることができます。これは、油膜潤滑のより顕著な流体力学的効果のため、特にリッチオイル状態および高い適用荷重の場合に当てはまります。楕円形のディンプル。 今回の場合、リッチオイル条件下で加えられる荷重が 500 N を超えると、摩擦係数は大幅に減少します。

図9は、乾式潤滑条件下でのテクスチャ表面と平滑表面の摩擦係数の曲線を示しています。 加えられる荷重が 100 ～ 700 N に制御されると、摩擦界面はテストの開始直後に急激に破壊されます。 したがって、現在の乾式潤滑では10～50Nの荷重がかかります。 摩擦係数 f は油膜潤滑に比べて大幅に増加し、最大で 1.5 程度に達することがわかります。 さらに、テクスチャード加工された表面の f は滑らかな表面の f よりも大きく、ディンプルテクスチャーには摩擦低減の利点がなく、逆効果であることがわかります。 したがって、トライボロジー挙動を改善する目的の場合、乾式潤滑条件ではレーザー表面テクスチャリングは推奨されません。

乾式潤滑条件下での時間と荷重の増加に伴う平滑面と楕円ディンプル面の摩擦係数。

図10の乾式潤滑条件下での摩耗トポグラフィーは、EDS分析により、摩擦界面が深刻な酸化摩耗を生成し、摩耗の激しさはテクスチャーのある試験片と滑らかな試験片で同様であることがわかります。 SEM分析によると、機械的接触によるプラスチックの押し出しにより、局所的な大きな接触圧力がかかると酸化物が剥離しやすくなります。

トポグラフィーの摩耗は乾式潤滑条件下で行ってください。

上記の分析により、特にリッチオイル条件および高い適用荷重において、表面テクスチャは摩擦係数を効果的に低減し、耐摩耗性を向上させることができます26。 したがって、図11に示すように、レーザー表面テクスチャリングは、摩擦電力消費を削減し、エネルギー効率を向上させるために、スラスト軸受に非常に適しています。

テスト用コンプレッサーの概略図。

図 11 に、テストに使用した 2 つのシリンダーを備えたローリング ピストン ロータリー コンプレッサーの概略図を示します。 ボトムベアリングとクランクシャフトの接触界面は、図12に示すようにスラスト面と呼ばれます。ボトムベアリングの表面には、表1と同じパラメータで楕円のテクスチャが分布しています。テクスチャ表面の写真を示します。 ２つのテストプランを参照すると、「プラン１」の楕円テクスチャの分布範囲はΦ１８．００７からΦ３３ｍｍであり、「プラン２」はΦ１８．００７からΦ２７ｍｍである。 試験条件を表 3 に示します。

トラストサーフェス。

テクスチャ付きのボトムベアリングの写真。

コンプレッサーのテストは、上海天漢空気処理設備有限公司のサポートを受けたコンプレッサー性能テストベンチを使用して、珠海格力電器有限公司（中国広東省珠海）で実施されました。冷却能力、入力電力、COPなどの性能パラメータ固定周波数のコンプレッサーの（＝冷却能力/入力電力）と電流を求めることができます。

この平均性能値を取得し、測定誤差の影響を弱めるために、多数のコンプレッサーのサンプルがテストされました。 テクスチャを使用した各プランの 3 つの同一のコンプレッサーをテストし、テクスチャのない元のプランと比較しました。 テスト データを表 4 に示します。テスト プロセス中、テスト環境の一貫性とテスト時間の連続性が確保されました。 図 14 の結果は、スラスト面に加工されたテクスチャが、計画 1 で 1.8%、計画 2 で 2.2% 削減され、コンプレッサーの入力電力を大幅に削減できることを示しています。一方、冷却能力には影響せず、わずか 0.4 の性能を発揮します。 ％と0.2％増加します。 その結果、計画 1 と計画 2 で業績係数 (COP) がそれぞれ 2.5% と 2.6% 向上します。 さらに、2 つのテクスチャ プランは摩擦電力消費の削減とエネルギー効率の向上に効果的であり、それらの間に明らかな違いはありません。

さまざまなプランのコンプレッサー性能の比較。

レーザーテクスチャーのトライボロジー上の利点は、トライボロジーテストによってさまざまな潤滑条件下で実験的に比較され、ローリングピストンロータリーコンプレッサーのスラスト面によって検証されました。 潤滑方式と摩耗メカニズムは、摩擦係数と摩耗トポグラフィーによって議論されました。 以下の結論が導かれた。

テクスチャード加工された表面によるトライボロジーの改善は、潤滑条件に大きく依存します。 リッチオイル潤滑および貧オイル潤滑下で適用される荷重が増加すると、マイクロディンプルの効果により臨界荷重変換潤滑領域が促進され、流体潤滑の範囲が拡大します。同時に、滑らかな表面と同様の最小摩擦係数を維持しますが、耐摩耗性を高めます。 ただし、乾式潤滑下で凹凸のある表面の摩擦係数を増加させることはその逆です。

表面テクスチャは、楕円ディンプルのより顕著な流体力学的効果により、摩擦係数を効果的に低減し、特にオイルが豊富な状態および高い負荷がかかった場合に耐摩耗性を向上させることができます。 ただし、トライボロジー挙動を改善する目的の場合、乾式潤滑条件ではお勧めできません。 油膜潤滑ではアブレシブ摩耗が主な摩耗メカニズムですが、乾式潤滑では酸化摩耗が起こります。

レーザー表面テクスチャリングによりコンプレッサーの性能を大幅に向上させることができます。これは摩擦電力消費を削減し、エネルギー効率を向上させる効果があり、冷却能力には明らかな影響を与えません。 現在のケースでは、コンプレッサーの入力電力を最大 2% 削減でき、成績係数 (COP) を最大 2.5% 向上させることができます。

この研究中に生成または分析されたすべてのデータは、この公開記事に含まれています。

Wang, XL、Kato, K. & 安達, K. 水中で滑る SiC スラスト軸受の表面テクスチャ設計のための耐荷重マップ。 トリボル。 内部。 36(3)、189–197 (2003)。

記事 CAS Google Scholar

Kovalchenko, A.、Ajayi, O.、Erdemir, A. & Fenske, G. 潤滑された初期点接触下でのレーザーテクスチャード加工表面の摩擦と摩耗挙動。 271(9–10)、1719–1725 (2011) を着用。

記事 CAS Google Scholar

Meng、YG、Xu、J.、Jin、ZM、Prakash、B.、Hu、YZ トライボロジーの最近の進歩についてのレビュー。 摩擦 8、221–300 (2020)。

記事 Google Scholar

Ryk, G. & Etsion, I. 摩擦低減のため部分的にレーザー表面テクスチャリングを施したピストン リングのテスト。 261(7–8)、792–796 (2006) を着用してください。

記事 CAS Google Scholar

De Mello、JDB、Binder、R.、Demas、NG、Polycarpou、AA Si リッチな多機能 DLC コーティングのトライボロジー挙動に対する密閉型コンプレッサー内に存在する実際の環境の影響。 267、907–915 (2009) を着用してください。

記事 Google Scholar

Solzak、TA および Polycarpou、AA オイルレス ピストン タイプ コンプレッサーで使用する WC/C コーティングのトライボロジー。 サーフィン。 コート。 技術。 201(7)、4260–4265 (2006)。

記事 CAS Google Scholar

Liu, YG、Hung, CH & Chang, YC 摩擦損失評価に適用されたスクロールコンプレッサーの設計最適化。 内部。 Ｊ．Ｒｅｆｒｉｇ． 33(3)、615–624 (2010)。

記事 CAS Google Scholar

Etsion, I. & Burstein, L. 規則的な微細表面構造を持つメカニカル シールのモデル。 トリボル。 トランス。 39(3)、677–683 (1996)。

記事 CAS Google Scholar

Etsion, I. & Halperin, G. レーザー表面テクスチャー加工を施した静水圧メカニカル シール。 トリボル。 トランス。 45(3)、430–434 (2002)。

記事 CAS Google Scholar

Yu、HW、Huang、W. & Wang、XL さまざまな状況に合わせたディンプル パターンのデザイン。 潤滑剤。 科学。 25(2)、67–78 (2013)。

記事 Google Scholar

Bhaumik, S. et al. フライス盤で作製したマイクロディンプル表面の摩擦特性を潤滑下で解析します。 トリボル。 内部。 146、106260 (2020)。

記事 CAS Google Scholar

Koszela, W.、Dzierwa, A. & Galda, L. 耐摩耗性に対するオイルポケットの影響の実験的研究。 トリボル。 内部。 46(1)、145–153 (2012)。

CAS Google スカラー

Galda, L.、Pawlus, P. & Sep, J. ディンプルの形状と分布がストライベック曲線の特性に与える影響。 トリボル。 内部。 42(10)、1505–1512 (2009)。

記事 CAS Google Scholar

アンダーソン、P. et al. レーザーテクスチャー加工を施したスチール表面による微潤滑効果。 262(3–4)、369–379 (2007) を着用してください。

記事 CAS Google Scholar

Bai, LQ および Bai, SX 楕円形のディンプルを備えたテクスチャー面の摩擦性能: 幾何学的効果と分布効果。 トリボル。 トランス。 57(6)、1122–1128 (2014)。

記事 CAS Google Scholar

Lu, P.、Wood, R.、Gee, M.、Wang, L. & Pfleging, W. 方向性摩擦制御のための新しい表面テクスチャ形状。 トリボル。 レット。 66(1)、51 (2018)。

記事 Google Scholar

Meng、XK、Bai、SX & Peng、XD 液体潤滑メカニカルシール用の配向ディンプルによる潤滑膜流量制御。 トリボル。 内部。 77、132–141 (2014)。

記事 Google Scholar

Yu、HW、Wang、XL、Zhou、F。共形接触面間の流体力学的圧力の生成に対する表面テクスチャーの幾何学的形状の影響。 トリボル。 レット。 37(2)、123–130 (2010)。

記事 Google Scholar

Hu, D.、Guo, ZW、Xie, X.、および Yuan, CQ 水潤滑軸受のトライボロジー性能に対する球面凸面組織の影響。 トリボル。 内部。 134、341–351 (2019)。

記事 CAS Google Scholar

Yang, XP, Fu, YH, Ji, JH, Chen, TY & Pan, CY 金型鋼の表面凹凸微細組織のトライボロジー特性に関する研究。 Ind. Lubr. トリボル。 72(10)、1167–1171 (2020)。

記事 Google Scholar

Tala-Ighil, N.、Fillon, M. & Maspeyrot, P. 流体力学的ジャーナル ベアリングの性能に対するテクスチャ領域の影響。 トリボル。 内部。 44(3)、211–219 (2011)。

記事 Google Scholar

Bai、SX、Peng、XD、Li、JY & Meng、XK 配向微細孔表面の流体力学的効果に関する実験的研究。 科学。 中国技術。 科学。 54(3)、659–662 (2011)。

記事 MATH Google Scholar

ディン、SP et al. マイクロディンプル表面を持つ鋳鉄の摩擦と摩耗性能に対する幾何学的影響。 結果工学 9、100211 (2021)。

記事 CAS Google Scholar

Gropper, D.、Wang, L. & Harvey, TJ テクスチャ表面の流体力学的潤滑: モデリング技術と重要な発見のレビュー。 トリボル。 内部。 94(1)、509–529 (2016)。

記事 Google Scholar

Podgornik, B.、Vilhena, LM、Sedlacek, M.、Rek, Z. & Zun, I. さまざまな潤滑体制における表面テクスチャリングの有効性と設計。 Meccanica 47(7)、1613–1622 (2012)。

記事 MATH Google Scholar

Kovalchenko, A.、Ajayi, O.、Erdemir, A.、Fenske, G. & Etsion, I. 一方向滑り接触中の潤滑領域の遷移に対するレーザー表面テクスチャリングの効果。 トリボル。 内部。 38(3)、219–225 (2005)。

記事 CAS Google Scholar

Liew、KW、Kok、CK、Ervina、MN 境界および混合潤滑下での摩擦低減に対する EDM ディンプル形状の効果。 トリボル。 内部。 101、1–9 (2016)。

記事 CAS Google Scholar

Braun, D.、Greiner, C.、Schneider, J. & Gumbsch, P. 混合潤滑下での摩擦低減におけるレーザー表面テクスチャリングの効率。 トリボル。 内部。 77、142–147 (2014)。

記事 CAS Google Scholar

Nagata, S.、Kohsokabe, H.、Sekiyama, N. レシプロコンプレッサー用の低摩擦スラストベアリング。 パデューでの国際コンプレッサーエンジニアリング会議にて (2012 年)。

Mishra, SP および Polycarpou, AA エアコンおよび冷凍機のコンプレッサーで使用する潤滑不足条件下での未研磨のレーザー表面テクスチャーのトライボロジー研究。 トリボル。 内部。 44(12)、1890–1901 (2011)。

記事 CAS Google Scholar

Ji、JH、Guan、CW、Fu、YH テクスチャーのある正弦波状の粗さの表面の流体力学的潤滑に対するマイクロディンプルの効果。 顎。 J. Mech. 工学 31(4)、160–167 (2018)。

Google スカラー

Ge、DLら。 超硬工具の切削液潤滑に対するマイクロテクスチャーの影響。 内部。 J.Adv. メーカー技術。 103、3887–3899 (2019)。

記事 Google Scholar

Ge、DLら。 湿式潤滑下での Al2O3/TiC セラミックのトライボロジー特性に対する表面濡れ性の影響。 セラム。 内部。 45(18)、24554–24563 (2019)。

記事 CAS Google Scholar

Hu, S.、Zheng, L.、Guo, QG & Ren, LQ 混合潤滑下のトライボロジー性能に及ぼす交差溝テクスチャ形状の影響。 コーティング 12(3)、305 (2022)。

記事 CAS Google Scholar

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この研究は、広東省基礎応用基礎研究財団（番号 2020A1515011386）から資金援助を受けました。

空調機器およびシステムエネルギー保全の国家重点実験室、珠海、519070、広東省、中国

Shaopeng Ding、Huijun Wei、Ouxiang Yang、Liying Deng

Gree Electric Appliances, Inc. of Zhuhai、珠海、519070、広東省、中国

Shaopeng Ding、Huijun Wei、Ouxiang Yang、Liying Deng、Di Mu

広東省冷凍機器およびエネルギー節約技術重点研究所、珠海、519070、広東省、中国

ウェイ・フイジュン＆ヤン・オウシャン

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著者全員が研究の構想と設計に貢献しました。 材料の準備、実験テスト、データ分析は SD、HW、DM、LD によって実行されました。原稿の初稿は SDOY によって書かれ、HW が原稿をレビューして編集しました。 SDは資金調達を担当した。 著者全員が最終原稿を読んで承認しました。

魏恵軍氏への通信。

著者らは競合する利害関係を宣言していません。

シュプリンガー ネイチャーは、発行された地図および所属機関における管轄権の主張に関して中立を保ちます。

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転載と許可

Ding, S.、Wei, H.、Yang, O. 他ロータリーコンプレッサーのさまざまな潤滑条件下でのレーザーテクスチャード加工表面のトライボロジー挙動。 Sci Rep 13、5378 (2023)。 https://doi.org/10.1038/s41598-023-32490-y

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受信日: 2023 年 2 月 15 日

受理日: 2023 年 3 月 28 日

公開日: 2023 年 4 月 3 日

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-32490-y

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