مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مطالعه‌ی عددی و تجربی عملکرد تریبولوژی تماس سطوح فلزی در حضور روانکار گریس

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی صفهان، اصفهان، ایران
2 شرکت شاکرین گیربکس اصفهان، اصفهان، ایران
3 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران
10.48311/mme.2026.120954.83034
چکیده
پیش‌بینی سایش در شرایط روانکاری مخلوط با گریس، به دلیل اندرکنش پیچیده میان ضخامت فیلم الاستوهیدرودینامیکی (EHL)، تماس مکانیکی ناهمواری‌ها و اثرات حرارتی، از چالش‌های اساسی تریبولوژی است. در این پژوهش، یک چارچوب مهندسی یکپارچه برای تحلیل رفتار تریبولوژیکی و پیش‌بینی سایش تماس پین روی دیسک در حضور گریس ارائه شده است و حجم سایش بر پایه‌ی اصلاح قانون آرچارد با درنظرگرفتن سهم بار زبری‌ها، ضریب سایش خشک، ضریب نقص فیلم و دمای تماس پیش‌بینی شد. آزمون‌های تجربی در بارهای ۴۰، ۵۰ و ۶۰ نیوتن و سرعت‌های ۰٫۱ و ۰٫۲ متر بر ثانیه نشان دادند که حضور گریس ضریب اصطکاک را در مقایسه با تماس خشک (۰٫۵۲ تا ۰٫۷۰) به بازه ۰٫۰۹۵ تا ۰٫۱۰۹ کاهش می‌دهد؛ به‌ طوری ‌که با افزایش سرعت از ۰٫۱ به ۰٫۲ متر بر ثانیه، ضریب اصطکاک در بارهای ۴۰، ۵۰ و ۶۰ نیوتن به ‌ترتیب از ۰٫۱۰۱ به ۰٫۰۹۵، از ۰٫۱۰۵ به ۰٫۱۰۴ و از ۰٫۱۰۹ به ۰٫۰۹۸ کاهش یافت. مقایسه‌ی نتایج مدل با پروفیل‌سنجی تجربی شیار سایش نشان داد که چارچوب پیشنهادی قادر است حجم سایش را در تمامی شرایط آزمون با میانگین خطای حدود ۲۵ درصد پیش‌بینی کند که نشان‌دهنده‌ی کارایی آن در تحلیل تماس‌های لغزشی گریس‌کاری‌شده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical and Experimental Study of Tribological Behavior of Metallic Contacts under Grease Lubrication

نویسندگان English

Mohammad Hossein Momeni 1
Hamid Shakerin 2
Saleh Akbarzadeh 3
1 Department of Mechanical Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
2 Shakerin gearbox, Isfahan, Iran
3 Department of Mechanical Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
چکیده English

Wear prediction in grease-lubricated mixed regimes remains a major challenge due to the coupled interactions among elastohydrodynamic lubrication (EHL) film thickness, mechanical asperity contact, and interface thermal dynamics. In this study, an integrated engineering framework is developed to analyze the tribological behavior and predict sliding wear in a pin-on-disk configuration through a modified Archard equation incorporating the asperity load share, dry wear coefficient, fractional film defect, and contact temperature. Experimental tests under normal loads of 40, 50, and 60 N and sliding velocities of 0.1 and 0.2 m/s demonstrate that grease lubrication reduces the friction coefficient to the range of 0.095–0.109 compared to dry sliding (0.52–0.70). Specifically, increasing the speed from 0.1 to 0.2 m/s reduces the friction coefficient from 0.101 to 0.095, 0.105 to 0.104, and 0.109 to 0.098 for loads of 40, 50, and 60 N, respectively. Validation against experimental wear-track profilometry confirms that the proposed framework predicts the wear volume across all test conditions with an average error of approximately 25%, establishing its capability for analyzing grease-lubricated sliding contacts.

کلیدواژه‌ها English

Tribology
Wear
Mixed Lubrication
Grease
Continuum Damage Mechanics

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 06 مهر 1405