基于界面应力与磨损控制的滚动轴承润滑薄膜设计研究

发布时间：2020-12-15 00:36

　　随着我国空间技术事业的迅速发展,固体涂层对空间机构活动部件满足高可靠性、长寿命、高精度的需求起到重要作用。固体涂层目前作为一种表面处理工艺应用于空间轴承中,涂层的应力分析和寿命计算大都建立在简单的球-盘摩擦副中,关于滚动轴承中基于应力分析与磨损失效机理的涂层设计方法与磨损寿命计算鲜见报道。建立滚动轴承中涂层与滚道结合界面应力分析模型以及轴承中涂层的磨损寿命模型对固体润滑轴承的应用具有重要作用。以涂层的划痕实验获得的膜基结合力下的界面应力作为脱附判据。为获得可用于应力边界评价的滚子轴承中润滑薄膜与滚道结合界面的应力值,通过滚子轴承的拟动力学分析获得了滚动体与滚道的接触载荷;基于带涂层表面的接触变形分析,建立二维接触表面应力计算模型,获得了润滑薄膜表面处的应力分布;基于二维集中力下镜像法的解,通过复化Simpson积分公式获得了涂层与基底结合界面的应力分布。建立了固体润滑滚动轴承涂层与滚道结合界面的应力分析模型。分析了涂层参数改变对应力的影响:软膜使得接触半径增加,结合界面处x?应力值减少,接触边缘处xy?应力值减少,硬膜与之相反。通过球轴承的拟动力学分析获得了滚动体与滚道接触载荷;通过三... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

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薄膜划痕实验图

碎片小，脱附区域小。材料的剥落和屈曲与脆性材料的剥落很相似。对于薄膜屈曲和剥落都发生在压头前端。弹性恢复剥落发生在移动端后端。当韧性基体脆性破坏时会出现弹性恢复裂纹。另外两种韧性材料出现的失效为等角裂纹和拉伸裂纹。由于压头前端材料的堆积和屈曲导致涂层处于拉伸应力状态。另外由于摩擦的作用使得径向应力在压头旁边产生。切向应力增加了压头前端的压应力，导致了屈曲和剥落。拉伸裂纹最初发生在压头的两侧（不管摩擦是什么），这表现为沿着划痕方向平行于轨道边缘的裂纹。部分环裂纹在压头前端产生，压头压过形成裂纹。在压头前端屈曲成沟壑产生裂纹。所有的失效导致厚度方向的裂纹，在压头前端或者旁边[6]。1.2.2 涂层的磨损失效行为当固体润滑薄膜的实际工作应力的临界应力之下，即在固体润滑涂层的正常使用过程中，涂层的主要失效为磨损失效。常用的具有代表性的硬脆固体润滑材料为 DLC，韧性固体润滑材料为 MoS2材料，在应用过程中为了改善润滑材料的性能加各种的添加剂。研究固体润滑材料的耐磨寿命主要通过球盘磨损实验。

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文磨屑，犁沟作用产生塑性流动两种破坏模式。磨粒磨损模型如图 1-2 所Q1 12cosSV V WQ K KL L (1触时微凸体发生磨损的概率,引入硬度后AK WQH 。料的硬度与磨料的硬度比小于 0.8 时磨损率高，属于严重磨损，当材料料的硬度比为 1.3 时磨损率很低。弹性模量减少时，磨损减少。一般大，耐磨性越好。磨料磨损时磨损率与载荷呈现正比的状态，但是存在超过临界载荷，磨损率随压力变平缓，一般与磨损机理转变有关[8]。着磨损，当摩擦接触表面相对运动时，表面会发生塑性变形，接触部间力的作用导致两个表面结合，在摩擦力下发生剪切断裂，产生表面，微观模型如图 1-3。


本文编号：2917305