当前位置:主页 > 科技论文 > 机电工程论文 >

特殊工况(磁场作用、水润滑)下的材料摩擦行为及应用研究

发布时间:2018-01-05 01:13

  本文关键词:特殊工况(磁场作用、水润滑)下的材料摩擦行为及应用研究 出处:《江苏大学》2016年硕士论文 论文类型:学位论文


  更多相关文章: 摩擦学 磁膜/PMMA双膜系 水润滑艉轴管轴承 磁流变弹性体吸振器


【摘要】:机械设备零部件的摩擦磨损状态会直接影响系统的运行状况。为保证正常运作,系统需要根据不同环境下摩擦学行为的变化做出相应调整。磁场作用下,金属材料摩擦副表面会加速氧化,材料自身会发生磁致伸缩、表面显微硬度增加、塑性增大、内应力下降等多种物理性质的变化,对其摩擦学性能产生影响。磁场作用下摩擦学行为的研究无论是对提高强磁场工况下机械系统工作效率,还是精密仪器在弱磁场作用下保证正常运作均有着重要意义。此外,为适应环保理念,减少污染,简化轴承润滑系统,越来越多船舶开始使用水润滑艉轴管轴承,研究水润滑艉轴管轴承的摩擦学行为对优化船舶动力系统设计、提高船舶运行效率和改善船舶启动时剧烈震动的问题有着重要意义。本文基于多功能摩擦磨损试验机/微摩擦试验机(UMT-3),分别在磁场环境下对涂覆防氧化膜的金属材料摩擦副、水润滑条件下高分子材料摩擦副进行了系统的摩擦学试验,探明了磁场作用对材料摩擦学行为的影响和机理,以及水润滑条件下船舶艉轴管轴承材料的摩擦学行为。作为磁场摩擦学应用的延伸,针对动力吸振器,采用拓频控制方法,对磁流变弹性体吸振器的拓频控制与优化进行了仿真模拟研究。具体工作内容如下:首先,为防止金属材料在摩擦过程中氧化,设计并制备了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/磁性薄膜双膜系。在外磁场作用下,研究了外加载荷和磁场强度对往复滑动聚甲基丙烯酸甲酯/磁性薄膜双膜系摩擦性能的影响,理论分析了磁场作用下磁场诱发的磁性力与摩擦副物理性质变化对摩擦力和摩擦系数的影响,为磁性薄膜的界面介质设计与控制提供了依据。其次,制备了三种船舶水润滑艉轴管轴承材料UHMWPE、Thordon和Ferofrom的销针,ZCu Sn10Zn2销盘。对水润滑、低速重载下,摩擦副相对滑动速度、载荷对其粘滑现象的影响开展了研究,通过检测材料亲疏水性、自润滑特性和试验后试样磨损界面的表面形貌等理论分析,揭示了不同材料、相对滑动速度、载荷对粘滑现象强弱的影响和机理,为船舶艉轴管轴承设计、材料选取提供了依据。最后,作为磁场摩擦学应用的延伸研究工作,设计优化了双自由度主系统含阻尼的磁流变弹性体吸振器数学模型,通过磁场强度的改变可实现吸振的目的。基于Matlab Simulink模块,为实际应用构造了时域、频域模型,模拟分析了吸振器的工作原理和拓频设计,为磁流变弹性体的半主动吸振器的应用提供了设计依据。
[Abstract]:The friction and wear state of mechanical equipment parts will directly affect the operation of the system. In order to ensure the normal operation, the system needs to make corresponding adjustments according to the changes of tribological behavior in different environments. The surface of metal friction pair will accelerate oxidation, the material itself will occur magnetostriction, the surface microhardness will increase, the plasticity will increase, the internal stress will decrease and many other physical properties will change. The study of tribological behavior under the action of magnetic field can improve the working efficiency of mechanical system under the condition of strong magnetic field. In addition, in order to adapt to the concept of environmental protection, reduce pollution, simplify the bearing lubrication system. More and more ships begin to use water-lubricated stern tube bearings to study the tribological behavior of water-lubricated stern tube bearings to optimize the design of ship power system. It is of great significance to improve the efficiency of ship operation and to improve the problem of severe vibration when the ship starts. This paper is based on the multifunctional friction and wear tester / micro friction tester UMT-3). Tribological tests were carried out on the friction pairs of metal materials coated with anti-oxidizing film in magnetic field and polymer materials under water lubrication. The effect and mechanism of magnetic field on tribological behavior of materials and tribological behavior of ship stern tube bearing materials under water lubrication were investigated. As an extension of magnetic field tribology application, dynamic vibration absorbers were studied. The frequency extension control and optimization of magnetorheological elastomer vibration absorber are simulated and simulated by frequency extension control method. The main work is as follows: firstly, to prevent metal materials from oxidation in friction process. Poly (methyl methacrylate) (PMMA) / magnetic film double film system was designed and prepared under the action of external magnetic field. The effects of applied load and magnetic field intensity on the friction properties of reciprocating sliding poly (methyl methacrylate) / magnetic films were investigated. The influence of the magnetic force induced by magnetic field and the physical properties of the friction pair on the friction force and friction coefficient is analyzed theoretically, which provides the basis for the design and control of the interface medium of the magnetic film. Three kinds of ship water lubricated stern tube bearing materials UHMWPEN Thordon and Ferofrom pin pin ZCu Sn10Zn2 pins were prepared for water lubrication under low speed and heavy load. The effects of friction pair relative sliding speed and load on the adhesion and slip phenomenon were studied. The hydrophobicity self-lubricating characteristics and the surface morphology of the wear interface of the specimen were analyzed theoretically by testing the hydrophobicity of the material. The influence and mechanism of different materials, relative sliding speed and load on the viscosity and slip phenomenon are revealed, which provides the basis for the design and material selection of stern tube bearings. As an extension of the application of magnetic field tribology, the mathematical model of magneto-rheological elastomer absorber with damping in two-degree-of-freedom main system is designed and optimized. The aim of vibration absorption can be realized by changing the magnetic field intensity. Based on the Matlab Simulink module, the time-domain and frequency-domain models are constructed for practical applications. The working principle and frequency extension design of the vibration absorber are simulated and analyzed, which provides the design basis for the application of the semi-active vibration absorber of the magnetorheological elastomer.
【学位授予单位】:江苏大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TH117.1

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 王海宝,杨大壮,吴光洁;水润滑轴承材料设计[J];润滑与密封;2002年03期

2 王优强,李鸿琦,佟景伟;水润滑橡胶轴承[J];轴承;2002年10期

3 衣雪娟,王优强;水润滑轴承研究进展[J];机床与液压;2004年04期

4 张霞;王新荣;牛国玲;张连军;;水润滑轴承的研究现状与发展趋势[J];装备制造技术;2008年01期

5 万建新;李久明;郑小秋;;水润滑轴承研究展望[J];煤矿机械;2008年07期

6 钱九娟;刘宪伟;;水润滑技术理论研究进展[J];科协论坛(下半月);2009年07期

7 刘建华;李文星;;水润滑橡胶轴承的设计研究[J];机械设计与制造;2011年02期

8 刘建华;贾焕丽;赵万勇;;水润滑轴承的材料研究[J];通用机械;2011年10期

9 刘建华;杜鑫;赵万勇;;水润滑橡胶轴承设计参数的探讨与设计实例[J];轴承;2012年05期

10 段海涛;王学美;吴伊敏;李健;;水润滑轴承研究进展[J];润滑与密封;2012年09期

相关会议论文 前10条

1 张霞;王新荣;张更林;牛国玲;;水润滑轴承的研究现状与发展趋势[A];第三届十省区市机械工程学会科技论坛暨黑龙江省机械工程学会2007年年会论文(摘要)集[C];2007年

2 彭娅玲;张志国;陈汝钢;方成跃;;船舶艉部水润滑轴承润滑特性的数值分析研究[A];2007年船舶力学学术会议暨《船舶力学》创刊十周年纪念学术会议论文集[C];2007年

3 高雯;唐睿;龙冲生;张俊彦;王纪平;;转速和载荷对C/C-SiC复合材料的水润滑摩擦磨损性能的影响[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第4册)[C];2009年

4 解忠良;吕芳蕊;邹冬林;塔娜;饶柱石;;某型立式给水泵机组水润滑轴承—转子系统的动力学特性分析[A];第11届全国转子动力学学术讨论会(ROTDYN2014)论文集(下册)[C];2014年

5 徐扬;王晓雷;;水润滑陶瓷材料研究现状及其展望[A];2009年全国青年摩擦学学术会议论文集[C];2009年

6 马国军;吴承伟;;核泵动静压水润滑轴承性能计算分析[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

7 王焕栋;;水润滑弹性金属塑料水导轴承的研制与应用[A];第十六次中国水电设备学术讨论会论文集[C];2007年

8 孙勇;刘占生;刘镇星;陈强;;转子-水润滑橡胶轴承系统动力学特性研究[A];第11届全国转子动力学学术讨论会(ROTDYN2014)论文集(上册)[C];2014年

9 郑昂;贾谦;王晓宁;袁小阳;;基于流固热润滑模型的水润滑可倾瓦轴承频变动力学性能分析[A];第9届全国转子动力学学术讨论会ROTDYN'2010论文集[C];2010年

10 敏政;李琪飞;范宗旺;魏志国;王岩;;水轮机水润滑橡胶轴承改造为稀油润滑轴承的途径研究[A];水轮发电机组稳定性技术研讨会论文集[C];2007年

相关重要报纸文章 前2条

1 闻哲;重庆研发出橡胶纳米水润滑轴承[N];中国船舶报;2008年

2 ;BTG水润滑动密封复合橡胶轴承[N];中国高新技术产业导报;2000年

相关博士学位论文 前8条

1 段海涛;水润滑轴承数值仿真及其材料摩擦学性能研究[D];机械科学研究总院;2011年

2 潘阳;水润滑橡胶合金轴承的磨损机理及坡缕石改进其摩擦性能的研究[D];重庆大学;2015年

3 韩彦峰;水润滑橡胶轴承多场多因素耦合分析与润滑界面改性研究[D];重庆大学;2015年

4 余江波;基于资源节约与环境友好的高性能水润滑轴承关键技术研究[D];重庆大学;2006年

5 陈战;水润滑轴承的摩擦磨损性能及润滑机理的研究[D];重庆大学;2003年

6 秦红玲;水润滑复合橡胶尾轴承摩擦学问题研究[D];武汉理工大学;2012年

7 彭晋民;水润滑塑料合金轴承润滑机理及设计研究[D];重庆大学;2003年

8 刘宪伟;面向绿色开采的低粘度介质润滑理论及应用研究[D];中国矿业大学(北京);2008年

相关硕士学位论文 前10条

1 李绿洲;特殊工况(磁场作用、水润滑)下的材料摩擦行为及应用研究[D];江苏大学;2016年

2 余江波;水润滑复合橡胶轴承摩擦学性能研究[D];重庆大学;2002年

3 张文光;水润滑轴承非金属化的应用研究[D];重庆大学;2007年

4 张文光;水润滑轴承非金属外壳的性能优化及成型工艺研究[D];重庆大学;2007年

5 田宇忠;基于有限元的水润滑橡胶尾轴承模态分析及试验研究[D];武汉理工大学;2010年

6 董建新;基于老化的水润滑橡胶尾轴承可靠性寿命评估[D];武汉理工大学;2013年

7 袁佳;水润滑轴承及传动系统综合性能实验平台设计与开发[D];重庆大学;2013年

8 毕承俊;水润滑橡胶轴承热压成形模具结构设计及有限元分析[D];重庆大学;2013年

9 陈俊男;水润滑橡胶轴承润滑特性的数值模拟及试验研究[D];哈尔滨工程大学;2013年

10 甘天斌;水润滑轴承压力分布测量试验研究[D];武汉理工大学;2013年



本文编号:1380922

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/jixiegongchenglunwen/1380922.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户69018***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com