渗碳20CrMnTi钢的滚滑摩擦疲劳失效机理研究

发布时间：2017-03-22 23:07

  本文关键词：渗碳20CrMnTi钢的滚滑摩擦疲劳失效机理研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：采煤机截割部的传动齿轮是采煤机中承受低速重载、冲击振动的重要部件,是采煤机最容易产生故障的部位,常用材料为20Cr Mn Ti钢。因此,有必要开展低速重载工况下渗碳20Cr Mn Ti钢的滚滑摩擦疲劳失效机理研究。本文根据实际工况简化实验模型并计算确定实验参数,选用渗碳20Cr Mn Ti钢摩擦副在M-2000A摩擦磨损试验机上,并结合实时动态观察磨损形貌和在线监测温度两种手段,开展不同相对滑动率、不同齿面粗糙度、不同粘度的润滑介质和不同润滑工况下渗碳20Cr Mn Ti钢的滚滑摩擦疲劳失效机理研究,获得了以下主要结论:(1)随着相对滑动率ξ的增大,渗碳20Cr Mn Ti钢摩擦疲劳损伤越来越严重,且摩擦疲劳机制发生改变。相对滑动率较低时,主要机制是滑动磨损、黏着磨损及摩擦疲劳的正向效应,黏着磨损占主导优势;当相对滑动率较大时,主要机制是滑动磨损和摩擦疲劳的负向效应;摩擦副在干摩擦下疲劳损伤比油润滑下严重,干摩擦下摩擦系数、磨损量比油润滑下大2个数量级。(2)干摩擦下随着表面粗糙度Ra的增大,摩擦副起初接触区域不同,摩擦疲劳机制也不同。Ra=0.4μm、0.8μm、1.2μm时,主要机制是疲劳剥落、滑动磨损,但疲劳剥落占主导优势;Ra=1.6μm时,主要机制是滑动磨损、磨粒磨损、疲劳裂纹、材料剥落相互耦合造成的,其中滑动磨损、磨粒磨损占主导优势;本文实验条件下,渗碳20Cr Mn Ti钢存在一个表面粗糙度最优值1.2μm,此时摩擦系数、摩擦温度、磨损量均相对较小,摩擦疲劳相对轻微。(3)在本文实验条件下,粘度不同的润滑油结果表明,L-CKD320油为最优齿轮油,润滑效果最佳;L-CKD150油润滑效果最差。L-CKD150油润滑时,机制主要是滑动磨损、粘着磨损与疲劳剥落共同耦合作用,疲劳剥落占主导优势;L-CKD320油润滑时机制主要是轻微的黏着磨损、滑动磨损及点蚀;L-CKD220、460油润滑时主要机制是滑动磨损和疲劳凹坑的共同耦合作用。(4)在干摩擦、低粘度油润滑、高粘度油润滑3种不同润滑状态中,干摩擦的摩擦系数、磨损量最大,其次为低粘度油润滑,高粘度油润滑的摩擦系数和磨损量最小。润滑状态不同,渗碳20Cr Mn Ti钢摩擦副的摩擦疲劳机制也不同。干摩擦时,主要摩擦疲劳机制为塑性变形、黏着磨损、表层碎裂和剥落疲劳;低粘度油润滑时,主要摩擦疲劳机制主要为磨粒磨损、粘着磨损与疲劳剥落,疲劳剥落占优势;高粘度油润滑时,主要摩擦疲劳机制主要为轻微黏着磨损和疲劳点蚀。
【关键词】：20CrMnTi钢 低速重载 摩擦疲劳 润滑状态
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH117.1
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-18
• 变量注释表18-19
• 1 绪论19-29
• 1.1 课题来源19
• 1.2 选题背景及意义19-20
• 1.3 摩擦疲劳研究现状20-23
• 1.4 低速重载齿轮失效的研究现状23-26
• 1.5 低速重载齿轮的润滑研究现状26-27
• 1.6 研究目标和内容27-29
• 2 试验部分29-38
• 2.1 实验材料及试样加工29-31
• 2.2 实验参数的确定31-34
• 2.3 实验装置简介34-38
• 3 干摩擦下相对滑动率对渗碳 20Cr Mn Ti钢的滚滑摩擦疲劳影响38-50
• 3.1 实验参数38
• 3.2 实验结果与分析38-47
• 3.3 相对滑动率与摩擦系数、摩擦温度的关联关系47-48
• 3.4 本章小结48-50
• 4 干摩擦下表面粗糙度对渗碳 20Cr Mn Ti钢的滚滑摩擦疲劳影响50-61
• 4.1 实验参数50
• 4.2 实验结果与分析50-58
• 4.3 表面粗糙度与摩擦系数、摩擦温度的关联关系58-59
• 4.4 本章小结59-61
• 5 润滑介质对渗碳 20Cr Mn Ti钢的滚滑摩擦疲劳影响61-71
• 5.1 实验参数61-62
• 5.2 实验结果与分析62-67
• 5.3 不同润滑状态下摩擦疲劳特性的比较分析67-70
• 5.4 本章小结70-71
• 6 润滑下相对滑动率对渗碳 20Cr Mn Ti钢的滚滑摩擦疲劳影响71-80
• 6.1 实验参数71
• 6.2 实验结果与分析71-78
• 6.3 本章小结78-80
• 7 结论80-82
• 参考文献82-88
• 作者简历88-90
• 学位论文数据集90

【参考文献】

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本文编号：262399