仿生非光滑表面海水马达配流副润滑仿真及摩擦试验研究
发布时间：2021-02-22 10:36
本文以低速大扭矩海水马达为研究对象,为了改善其使用性能,采用在马达配流盘上加工凹坑型仿生非光滑表面的设计方法。仿生非光滑表面的设计理念为在摩擦系统中引入可控的微结构单元,对微结构单元中各种可变参数进行调控是改善配流副摩擦磨损状况的有效途径。对仿生非光滑表面在配流副摩擦系统中的影响因素、作用机理的研究,其结果可以用于优化配流副性能。海水马达配流副起配流和支承的作用,工作过程中难免会有摩擦和内泄漏的发生。为了平衡摩擦和泄漏,选择不同的配流结构可以形成不同的配流副摩擦类型。仿生非光滑表面对不同摩擦系统的影响不同,因此分别对具有仿生非光滑表面的剩余压紧力型配流副和静压支承型配流副做了分析研究。在剩余压紧力型配流副上,忽略仿生凹坑对接触面光滑区域的润滑影响和配流过程的影响,着重分析仿生凹坑中流体的动压支承效果。以凹坑动压承载性能为指标进行了关于凹坑参数和马达工况的优化,得到了能在马达剩余压紧力型配流副间产生较好动压支承效果的非光滑表面设计方案。在润滑流场分析的基础上,对具有仿生非光滑表面的剩余压紧力型配流副进行摩擦磨损试验研究,试验验证了仿生非光滑表面具有抗磨减阻的作用,并探索了摩擦过程中造成磨...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.1.1 端面配流副发展概述
1.1.2 仿生非光滑表面介绍
1.2 仿生非光滑效应研究现状介绍
1.2.1 仿生非光滑效应国内研究现状
1.2.2 仿生非光滑效应国外研究现状
1.3 课题来源及主要研究内容
1.3.1 课题来源
1.3.2 课题主要研究内容
第2章 剩余压紧力型配流副凹坑动压承载分析优化
2.1 配流副结构及非光滑表面设计方案分析
2.1.1 海水马达介绍
2.1.2 配流过程分析
2.1.3 润滑分析及控制方程
2.1.4 仿生非光滑表面设计方案
2.2 仿生凹坑流场分析
2.2.1 数值计算条件和参数设定
2.2.2 不同截面形状凹坑流场分析
2.2.3 不同开口大小凹坑流场分析
2.3 凹坑动压承载性能优化
2.3.1 正交试验设计
2.3.2 正交试验结果分析
2.3.3 控制变量法优化
2.4 本章小结
第3章 剩余压紧力型配流副摩擦磨损试验研究
3.1 摩擦磨损试验介绍
3.1.1 试件材料介绍
3.1.2 上下试样介绍
3.1.3 剩余压紧力的选择
3.1.4 试验流程及设备介绍
3.2 摩擦系数结果分析
3.2.1 圆柱形凹坑试验组对比分析
3.2.2 圆锥形凹坑试验组对比分析
3.2.3 半球形凹坑试验组对比分析
3.2.4 平均摩擦系数分析
3.3 试验试件微观表面分析
3.3.1 摩擦磨损试验前试件表面
3.3.2 摩擦磨损试验后试件表面
3.4 试验试件表面粗糙度及磨损量分析
3.4.1 粗糙度测试方法介绍
3.4.2 摩擦表面不同观测点粗糙度分析
3.4.3 平均磨损量分析
3.5 本章小结
第4章 剩余压紧力型配流副凹坑磨屑存储机理研究
4.1 液体污染等级及颗粒流动模型介绍
4.1.1 传动介质污染等级介绍
4.1.2 颗粒运动模型方程
4.1.3 仿真模型介绍
4.2 凹坑中颗粒运动仿真分析
4.2.1 粒径对凹坑中颗粒运动的影响
4.2.2 不同凹坑形式对凹坑离散相分布的影响
4.2.3 凹坑上表面速度对离散相分布的影响
4.3 本章小结
第5章 仿生非光滑表面静压支承型配流副流场分析
5.1 静压支承配流副及仿真方法介绍
5.1.1 静压支承配流副介绍
5.1.2 静压支承压力反馈模型
5.1.3 配流盘端面承载力分析
5.1.4 仿真模型介绍
5.2 不同时刻仿生非光滑表面配流副流场分析
5.2.1 不同时刻配流副相对运动位置分析
5.2.2 不同时刻配流副润滑膜的压力分布
5.2.3 不同时刻配流副润滑膜的速度分布
5.2.4 不同时刻水膜内质量微粒迹线分析
5.3 凹坑的分布区域影响分析
5.3.1 配流盘不同区域仿生凹坑分布介绍
5.3.2 不同配流副润滑膜压力场分析
5.3.3 不同配流副润滑膜速度场分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]静压支承技术在海水淡化旋转式能量回收装置中的应用[J]. 田俊杰,王越,吴家能,周杰,徐世昌. 化工进展. 2019(02)
[2]织构化动压滑动轴承非线性油膜力解析模型[J]. 毛亚洲,杨建玺,李庆林,徐文静,刘永刚. 河南科技大学学报(自然科学版). 2019(03)
[3]泵-马达式能量回收技术在海水淡化工程中的应用进展[J]. 刘思远,张建姣,赵静一,李凤丽. 液压与气动. 2019(01)
[4]从液压远望海洋——孕育中国新未来的大摇篮[J]. 周浩涛,吴勇文,徐铭泽,王向飞,梁明远. 中国战略新兴产业. 2018(44)
[5]PDC钻头体非光滑表面防黏附性能实验研究[J]. 朱丽红,陈泽鹏,黄勇,强伟,王京印. 实验室研究与探索. 2018(10)
[6]水压马达仿生非光滑表面配流副摩擦磨损研究[J]. 马浩,高殿荣,毋少峰,梁瑛娜. 机械工程学报. 2018(13)
[7]PTC ASIA 2017高新技术展区现场技术报告之十二 海水液压技术在深海装备中的应用——据华中科技大学刘银水教授报告整理[J]. 张婷婷. 液压气动与密封. 2018(06)
[8]纹理表面滑动摩擦稳态摩擦学性能[J]. 李万钟,徐颖强,孙戬,刘楷安,吴正海. 中国机械工程. 2018(10)
[9]鸟翼表面非光滑结构流动控制机理研究[J]. 汪睿,李典,刘小民. 空气动力学学报. 2018(01)
[10]基于海水介质的微型面接触摩擦副应力及摩擦学研究[J]. 周杰,吴进军,于革刚,杨友胜,段海涛,易蒙. 机械工程学报. 2018(03)
博士论文
[1]海水轴向柱塞泵滑靴副仿生非光滑表面润滑减阻机理及摩擦磨损研究[D]. 梁瑛娜.燕山大学 2017
[2]仿生壁面减阻机理及表面微结构设计方法研究[D]. 谢华.中国舰船研究院 2017
[3]内曲线式低速大扭矩水液压马达关键技术研究[D]. 王志强.燕山大学 2014
[4]典型贝类壳体生物耦合特性及其仿生耐磨研究[D]. 田喜梅.吉林大学 2013
[5]海水淡化高压轴向柱塞泵的关键技术研究[D]. 翟江.浙江大学 2012
硕士论文
[1]海水环境下聚合物—不锈钢对偶摩擦界面行为[D]. 许永坤.集美大学 2018
[2]植树机动臂机构的参数优化设计及其铲片减阻技术研究[D]. 高巧玲.浙江理工大学 2018
[3]插秧机船板表面微观结构仿生减阻研究[D]. 焦志彬.沈阳农业大学 2017
[4]仿生机器鱼非光滑表面减阻性能研究[D]. 张募群.山东大学 2017
[5]刮板输送机中部槽摩擦接触分析与仿生优化设计[D]. 刘毓.太原理工大学 2017
[6]表面织构技术对高水基液压马达滑靴副摩擦学性能影响研究[D]. 王博.中国矿业大学 2017
[7]高压海水轴向柱塞泵配流盘摩擦副仿生非光滑表面研究[D]. 范冬路.燕山大学 2015
[8]低速大扭矩水压马达受力分析与流场的数值模拟[D]. 黄瑶.燕山大学 2013
[9]表面微织构刀具切削钛合金的试验研究[D]. 王亮.南京航空航天大学 2012
[10]PEEK及碳纤维增强PEEK的性能研究[D]. 胡婕.东华大学 2010
本文编号：3045863
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.1.1 端面配流副发展概述
1.1.2 仿生非光滑表面介绍
1.2 仿生非光滑效应研究现状介绍
1.2.1 仿生非光滑效应国内研究现状
1.2.2 仿生非光滑效应国外研究现状
1.3 课题来源及主要研究内容
1.3.1 课题来源
1.3.2 课题主要研究内容
第2章 剩余压紧力型配流副凹坑动压承载分析优化
2.1 配流副结构及非光滑表面设计方案分析
2.1.1 海水马达介绍
2.1.2 配流过程分析
2.1.3 润滑分析及控制方程
2.1.4 仿生非光滑表面设计方案
2.2 仿生凹坑流场分析
2.2.1 数值计算条件和参数设定
2.2.2 不同截面形状凹坑流场分析
2.2.3 不同开口大小凹坑流场分析
2.3 凹坑动压承载性能优化
2.3.1 正交试验设计
2.3.2 正交试验结果分析
2.3.3 控制变量法优化
2.4 本章小结
第3章 剩余压紧力型配流副摩擦磨损试验研究
3.1 摩擦磨损试验介绍
3.1.1 试件材料介绍
3.1.2 上下试样介绍
3.1.3 剩余压紧力的选择
3.1.4 试验流程及设备介绍
3.2 摩擦系数结果分析
3.2.1 圆柱形凹坑试验组对比分析
3.2.2 圆锥形凹坑试验组对比分析
3.2.3 半球形凹坑试验组对比分析
3.2.4 平均摩擦系数分析
3.3 试验试件微观表面分析
3.3.1 摩擦磨损试验前试件表面
3.3.2 摩擦磨损试验后试件表面
3.4 试验试件表面粗糙度及磨损量分析
3.4.1 粗糙度测试方法介绍
3.4.2 摩擦表面不同观测点粗糙度分析
3.4.3 平均磨损量分析
3.5 本章小结
第4章 剩余压紧力型配流副凹坑磨屑存储机理研究
4.1 液体污染等级及颗粒流动模型介绍
4.1.1 传动介质污染等级介绍
4.1.2 颗粒运动模型方程
4.1.3 仿真模型介绍
4.2 凹坑中颗粒运动仿真分析
4.2.1 粒径对凹坑中颗粒运动的影响
4.2.2 不同凹坑形式对凹坑离散相分布的影响
4.2.3 凹坑上表面速度对离散相分布的影响
4.3 本章小结
第5章 仿生非光滑表面静压支承型配流副流场分析
5.1 静压支承配流副及仿真方法介绍
5.1.1 静压支承配流副介绍
5.1.2 静压支承压力反馈模型
5.1.3 配流盘端面承载力分析
5.1.4 仿真模型介绍
5.2 不同时刻仿生非光滑表面配流副流场分析
5.2.1 不同时刻配流副相对运动位置分析
5.2.2 不同时刻配流副润滑膜的压力分布
5.2.3 不同时刻配流副润滑膜的速度分布
5.2.4 不同时刻水膜内质量微粒迹线分析
5.3 凹坑的分布区域影响分析
5.3.1 配流盘不同区域仿生凹坑分布介绍
5.3.2 不同配流副润滑膜压力场分析
5.3.3 不同配流副润滑膜速度场分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]静压支承技术在海水淡化旋转式能量回收装置中的应用[J]. 田俊杰,王越,吴家能,周杰,徐世昌. 化工进展. 2019(02)
[2]织构化动压滑动轴承非线性油膜力解析模型[J]. 毛亚洲,杨建玺,李庆林,徐文静,刘永刚. 河南科技大学学报(自然科学版). 2019(03)
[3]泵-马达式能量回收技术在海水淡化工程中的应用进展[J]. 刘思远,张建姣,赵静一,李凤丽. 液压与气动. 2019(01)
[4]从液压远望海洋——孕育中国新未来的大摇篮[J]. 周浩涛,吴勇文,徐铭泽,王向飞,梁明远. 中国战略新兴产业. 2018(44)
[5]PDC钻头体非光滑表面防黏附性能实验研究[J]. 朱丽红,陈泽鹏,黄勇,强伟,王京印. 实验室研究与探索. 2018(10)
[6]水压马达仿生非光滑表面配流副摩擦磨损研究[J]. 马浩,高殿荣,毋少峰,梁瑛娜. 机械工程学报. 2018(13)
[7]PTC ASIA 2017高新技术展区现场技术报告之十二 海水液压技术在深海装备中的应用——据华中科技大学刘银水教授报告整理[J]. 张婷婷. 液压气动与密封. 2018(06)
[8]纹理表面滑动摩擦稳态摩擦学性能[J]. 李万钟,徐颖强,孙戬,刘楷安,吴正海. 中国机械工程. 2018(10)
[9]鸟翼表面非光滑结构流动控制机理研究[J]. 汪睿,李典,刘小民. 空气动力学学报. 2018(01)
[10]基于海水介质的微型面接触摩擦副应力及摩擦学研究[J]. 周杰,吴进军,于革刚,杨友胜,段海涛,易蒙. 机械工程学报. 2018(03)
博士论文
[1]海水轴向柱塞泵滑靴副仿生非光滑表面润滑减阻机理及摩擦磨损研究[D]. 梁瑛娜.燕山大学 2017
[2]仿生壁面减阻机理及表面微结构设计方法研究[D]. 谢华.中国舰船研究院 2017
[3]内曲线式低速大扭矩水液压马达关键技术研究[D]. 王志强.燕山大学 2014
[4]典型贝类壳体生物耦合特性及其仿生耐磨研究[D]. 田喜梅.吉林大学 2013
[5]海水淡化高压轴向柱塞泵的关键技术研究[D]. 翟江.浙江大学 2012
硕士论文
[1]海水环境下聚合物—不锈钢对偶摩擦界面行为[D]. 许永坤.集美大学 2018
[2]植树机动臂机构的参数优化设计及其铲片减阻技术研究[D]. 高巧玲.浙江理工大学 2018
[3]插秧机船板表面微观结构仿生减阻研究[D]. 焦志彬.沈阳农业大学 2017
[4]仿生机器鱼非光滑表面减阻性能研究[D]. 张募群.山东大学 2017
[5]刮板输送机中部槽摩擦接触分析与仿生优化设计[D]. 刘毓.太原理工大学 2017
[6]表面织构技术对高水基液压马达滑靴副摩擦学性能影响研究[D]. 王博.中国矿业大学 2017
[7]高压海水轴向柱塞泵配流盘摩擦副仿生非光滑表面研究[D]. 范冬路.燕山大学 2015
[8]低速大扭矩水压马达受力分析与流场的数值模拟[D]. 黄瑶.燕山大学 2013
[9]表面微织构刀具切削钛合金的试验研究[D]. 王亮.南京航空航天大学 2012
[10]PEEK及碳纤维增强PEEK的性能研究[D]. 胡婕.东华大学 2010
本文编号：3045863
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