圆弧槽局部织构化推力轴承摩擦学性能研究
发布时间：2021-11-15 18:36
推力轴承作为一种重要的机械零部件,其工作性能的优劣对机械设备的工作效率和安全性有着显著影响。推力轴承在服役过程中,特别是在苛刻工况下,轴承表面得不到有效润滑,导致摩擦剧烈,易发生磨、烧瓦问题。为有效改善推力轴承表面的摩擦学特性、延长其使用寿命,本课题将表面织构化技术应用于推力轴承,在扇形瓦表面入口区制备圆弧槽织构。通过理论分析和试验相结合的方法,研究圆弧槽织构几何参数对推力轴承油膜承载力的影响规律,并探究其润滑减摩机理。首先,依据推力轴承几何结构特点和服役条件,基于质量守恒空化边界条件,建立圆弧槽局部织构化推力轴承润滑理论模型。采用多重网格法求解润滑油膜膜压分布和承载力,并据此分析圆弧槽织构几何参数和分布规律对油膜承载力的影响规律。研究结果表明:在推力轴承扇形瓦的入口区设置局部圆弧槽织构,在沿运动方向上形成了收敛的楔形间隙,从而使油膜产生额外的承载能力,其作用类似于Reyleigh阶梯轴承和可倾瓦推力轴承。通过优化圆弧槽织构的几何参数和分布规律,能有效提高轴承表面的油膜承载力。其次,为主动设计局部圆弧槽织构,以45钢材料为靶材,系统开展局部圆弧槽织构激光成形工艺性试验研究,分析激光加工...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
动植物表面微形貌
的表面织构形貌特征在任何工况下都能提高润滑性能，相反，有些微形貌会降低表擦学性能。为了充分揭示表面织构润滑减摩机理，科研工作者依据表面粗糙度与油度关系划分了四种润滑状态：干摩擦、边界润滑、混合润滑、流体润滑，根据不同状态总结归纳出表面织构的润滑减摩机理：（1）在干摩擦状态下，无润滑介质，对偶件直接接触，易产生磨屑或磨粒，微或凹槽织构可以收集磨屑、磨粒，从而有效改善磨粒磨损和犁沟作用。此外，织构降低了实际接触面积，缓解了应力集中，有效改善了摩擦磨损[53]。（2）在边界润滑或混合润滑状态下，由于摩擦副表面在外载荷挤压作用下较难连续的油膜，此时存储在微织构中的润滑剂作为补给源为摩擦表面提供“二次润滑善了润滑条件，避免了摩擦表面的咬合[54,55]。（3）在流体动压润滑状态下，两接触表面被连续的润滑油膜隔开，避免了直接。当对偶件相对运动时，每个织构都可以起到类似微型动力润滑轴承的作用，从而了表面油膜承载力[56]。
起到类似倾斜或阶梯推力轴承承载的作用。同时，微凹坑织构的几何参数和分布形对推力轴承的承载力有着显著影响[59-61]。Marian[62]等在推力轴承入口区域设计局部微凹坑织构，理论研究发现存在最佳的微织构参数使得轴承动压润滑性能最优，并试验验证了理论分析的正确性。Marian[63]还发现当推力轴承长宽比 L/B=1 时，微凹构化推力轴承流体动学压力随着微凹坑面积密度的增加逐渐增大。但是该研究只进论分析，未通过试验验证，缺乏一定说服力。Henry[64]通过试验研究证明了合适的几何参数对推力轴承表面动压润滑性能有着积极作用。图 1.3 为局部微凹坑织构化轴承实物图。织构化推力轴承动压润滑特性除了与微织构几何参数相关外，而且还与微织构分式有关。张东亚[65]等通过模拟对比研究了矩形阵列分布和发射线阵列分布的凹坑织滑动轴承表面油膜压力分布情况，结果显示：织构沿矩形阵列分布摩擦学性能较好为发射线阵列织构和离心力作用方向一致，在离心力作用下润滑油更易侧漏。
【参考文献】：
期刊论文
[1]微坑阵列掩膜电解加工试验研究微坑阵列掩膜电解加工试验研究[J]. 王阳,傅秀清,王清清,张震. 机械科学与技术. 2018(06)
[2]滑动轴承表面形貌的分形模拟及对摩擦学性能的影响[J]. 秦红玲,郭建义,徐翔,王佳乐,赵新泽. 润滑与密封. 2018(02)
[3]热轧工作辊推力轴承失效原因分析及改进[J]. 卢晓毅. 轴承. 2017(12)
[4]水润滑可倾瓦推力轴承设计与性能分析[J]. 梁兴鑫,严新平,刘正林,欧阳武,金勇,付宜风. 交通运输工程学报. 2017(04)
[5]大地电磁三维正演聚集多重网格算法[J]. 陈辉,尹敏,殷长春,邓居智. 吉林大学学报(地球科学版). 2018(01)
[6]激光加工技术在机械制造中的应用[J]. 刘迅,李东艳. 装备制造技术. 2017(05)
[7]高速泵用平面止推轴承的失效分析与处理[J]. 郑昂,杨玉东. 水泵技术. 2017(01)
[8]沟槽型织构摩擦学性能的数值模拟与实验研究[J]. 陈平,项欣,李俊玲,邵天敏,刘光磊. 材料工程. 2016(06)
[9]凹槽型织构化径向轴承的润滑性能[J]. 李建鸿,樊文欣,王跃,杨承霖,王紫民. 润滑与密封. 2016(05)
[10]激光织构对干摩擦性能的影响及机理研究[J]. 齐烨,常秋英,王斌,李娟. 兵工学报. 2015(02)
博士论文
[1]表面形貌对模具表面的摩擦与磨损特性的影响机理研究[D]. 王敬.重庆大学 2017
[2]提高摩擦副表面润滑减磨性能的激光微制造复合新技术研究[D]. 符永宏.江苏大学 2008
硕士论文
[1]表面织构对刀具切削性能及前刀面摩擦特性的影响[D]. 杨超.合肥工业大学 2015
[2]织构化表面的润滑特性及推力轴承应用研究[D]. 朱敏.武汉理工大学 2013
[3]沟槽型表面织构的摩擦特性研究[D]. 袁思欢.南京航空航天大学 2011
本文编号：3497299
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
动植物表面微形貌
的表面织构形貌特征在任何工况下都能提高润滑性能，相反，有些微形貌会降低表擦学性能。为了充分揭示表面织构润滑减摩机理，科研工作者依据表面粗糙度与油度关系划分了四种润滑状态：干摩擦、边界润滑、混合润滑、流体润滑，根据不同状态总结归纳出表面织构的润滑减摩机理：（1）在干摩擦状态下，无润滑介质，对偶件直接接触，易产生磨屑或磨粒，微或凹槽织构可以收集磨屑、磨粒，从而有效改善磨粒磨损和犁沟作用。此外，织构降低了实际接触面积，缓解了应力集中，有效改善了摩擦磨损[53]。（2）在边界润滑或混合润滑状态下，由于摩擦副表面在外载荷挤压作用下较难连续的油膜，此时存储在微织构中的润滑剂作为补给源为摩擦表面提供“二次润滑善了润滑条件，避免了摩擦表面的咬合[54,55]。（3）在流体动压润滑状态下，两接触表面被连续的润滑油膜隔开，避免了直接。当对偶件相对运动时，每个织构都可以起到类似微型动力润滑轴承的作用，从而了表面油膜承载力[56]。
起到类似倾斜或阶梯推力轴承承载的作用。同时，微凹坑织构的几何参数和分布形对推力轴承的承载力有着显著影响[59-61]。Marian[62]等在推力轴承入口区域设计局部微凹坑织构，理论研究发现存在最佳的微织构参数使得轴承动压润滑性能最优，并试验验证了理论分析的正确性。Marian[63]还发现当推力轴承长宽比 L/B=1 时，微凹构化推力轴承流体动学压力随着微凹坑面积密度的增加逐渐增大。但是该研究只进论分析，未通过试验验证，缺乏一定说服力。Henry[64]通过试验研究证明了合适的几何参数对推力轴承表面动压润滑性能有着积极作用。图 1.3 为局部微凹坑织构化轴承实物图。织构化推力轴承动压润滑特性除了与微织构几何参数相关外，而且还与微织构分式有关。张东亚[65]等通过模拟对比研究了矩形阵列分布和发射线阵列分布的凹坑织滑动轴承表面油膜压力分布情况，结果显示：织构沿矩形阵列分布摩擦学性能较好为发射线阵列织构和离心力作用方向一致，在离心力作用下润滑油更易侧漏。
【参考文献】：
期刊论文
[1]微坑阵列掩膜电解加工试验研究微坑阵列掩膜电解加工试验研究[J]. 王阳,傅秀清,王清清,张震. 机械科学与技术. 2018(06)
[2]滑动轴承表面形貌的分形模拟及对摩擦学性能的影响[J]. 秦红玲,郭建义,徐翔,王佳乐,赵新泽. 润滑与密封. 2018(02)
[3]热轧工作辊推力轴承失效原因分析及改进[J]. 卢晓毅. 轴承. 2017(12)
[4]水润滑可倾瓦推力轴承设计与性能分析[J]. 梁兴鑫,严新平,刘正林,欧阳武,金勇,付宜风. 交通运输工程学报. 2017(04)
[5]大地电磁三维正演聚集多重网格算法[J]. 陈辉,尹敏,殷长春,邓居智. 吉林大学学报(地球科学版). 2018(01)
[6]激光加工技术在机械制造中的应用[J]. 刘迅,李东艳. 装备制造技术. 2017(05)
[7]高速泵用平面止推轴承的失效分析与处理[J]. 郑昂,杨玉东. 水泵技术. 2017(01)
[8]沟槽型织构摩擦学性能的数值模拟与实验研究[J]. 陈平,项欣,李俊玲,邵天敏,刘光磊. 材料工程. 2016(06)
[9]凹槽型织构化径向轴承的润滑性能[J]. 李建鸿,樊文欣,王跃,杨承霖,王紫民. 润滑与密封. 2016(05)
[10]激光织构对干摩擦性能的影响及机理研究[J]. 齐烨,常秋英,王斌,李娟. 兵工学报. 2015(02)
博士论文
[1]表面形貌对模具表面的摩擦与磨损特性的影响机理研究[D]. 王敬.重庆大学 2017
[2]提高摩擦副表面润滑减磨性能的激光微制造复合新技术研究[D]. 符永宏.江苏大学 2008
硕士论文
[1]表面织构对刀具切削性能及前刀面摩擦特性的影响[D]. 杨超.合肥工业大学 2015
[2]织构化表面的润滑特性及推力轴承应用研究[D]. 朱敏.武汉理工大学 2013
[3]沟槽型表面织构的摩擦特性研究[D]. 袁思欢.南京航空航天大学 2011
本文编号：3497299
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