激光织构化轴承的润滑特性研究

发布时间：2017-06-04 11:19

  本文关键词：激光织构化轴承的润滑特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：沟槽织构是指物体表面具有一定尺寸和排列的沟槽图案的阵列。表面凹凸不平的织构在亲水疏水、光学、摩擦、散热等方面均具有良好的性能,为此本文研究沟槽织构对轴承摩擦学性能的影响。论文系统的研究了沟槽参数(宽度、深度、面积率、部分织构率)在不同载荷和速度下对轴承摩擦系数的影响,分别从理论和试验方面进行了综合分析,还特别研究了不同形状的沟槽织构对轴承润滑性能的影响,论文选择点接触式球轴承和线接触式圆柱滚子轴承为出发点,探索沟槽织构对它们润滑性能的影响,得到了一些很有价值的结论。本文首先介绍了滚动体和滚道间的润滑理论,对沟槽织构进行了流体分析,并且对织构化圆柱滚子轴承进行了接触分析。介绍了用激光加工方法在轴承钢基体上加工沟槽织构,试验研究了沟槽宽度、深度与激光参数之间的关系。然后选择相应的激光参数在轴承钢基体上加工了不同尺寸的沟槽织构,为后续摩擦试验做好了充足的准备。其次使用球盘式摩擦磨损试验机研究了沟槽参数对轴承摩擦系数的影响,同时还特别分析了扇形部分沟槽织构对球轴承摩擦系数的影响。对不同形状的沟槽也进行了研究,并且应用FLUENT软件对球轴承进行了流体分析。研究发现：在重载下,沟槽基本起不到相应的减摩效果,但是在轻载或者中等载荷下,存在一最佳参数(宽度、深度、面积率、部分织构率)和某些形状的沟槽织构能够起到最好的减摩效果。设计沟槽织构减摩时,需要针对不同的工况条件进行设计,一种工况下的沟槽织构不一定适合于其它工况下。文章最后搭建了用于激光加工圆柱滚子轴承内圈的实验平台,在轴承内圈上加工了不同尺寸的沟槽织构,理论和试验研究了沟槽织构对圆柱滚子轴承润滑减摩性能的影响。研究结果表明：不论全织构还是部分织构,沟槽织构化轴承在高速轻载的工况下,有减摩的趋势,但是效果不是十分明显,其它参数下的沟槽试验结果基本相同。分析得出沟槽织构的方向和轴承内圈周向一致时不利于沟槽的减摩,不能发挥流体动压润滑效果。FLUENT软件分析得出的结论与试验结果一致,本文研究结果对轴承或者其它摩擦副的减摩研究具有一定的指导意义。
【关键词】：沟槽表面织构 激光加工 FLUENT 摩擦磨损
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH133.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• Contents9-11
• 第一章 绪论11-24
• 1.1 本课题研究背景、意义11-12
• 1.2 轴承摩擦研究现状12-15
• 1.3 表面织构技术研究现状及存在的问题15-22
• 1.3.1 表面织构参数对摩擦副润滑性能的影响16-20
• 1.3.2 表面织构减摩机理的研究20-22
• 1.4 研究内容22-24
• 第二章 滚动体与内外圈之间润滑理论24-35
• 2.1 流体力学理论24-27
• 2.2 FLUENT沟槽织构流体分析27-29
• 2.3 滚动体与内外圈接触问题29-34
• 2.3.1 接触问题理论29-31
• 2.3.2 ANSYS Workbench接触分析31-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第三章 轴承钢表面激光加工实验研究35-43
• 3.1 激光加工实验设备35-36
• 3.2 沟槽尺寸与激光参数间的关系36-40
• 3.2.1 激光参数对沟槽宽度的影响36-38
• 3.2.2 激光参数对沟槽深度的影响38-40
• 3.3 轴承钢表面激光加工40-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第四章 沟槽织构摩擦学性能研究43-61
• 4.1 摩擦磨损试验机43-44
• 4.2 试验设计及过程44-45
• 4.3 沟槽织构摩擦磨损试验45-53
• 4.3.1 宽度对摩擦系数的影响45-47
• 4.3.2 深度对摩擦系数的影响47-49
• 4.3.3 面积率对摩擦系数的影响49-51
• 4.3.4 部分织构率对摩擦系数的影响51-53
• 4.4 FLUENT油膜压力分析53-56
• 4.5 沟槽形状对摩擦系数的影响56-59
• 4.6 本章小结59-61
• 第五章 激光织构化在圆柱滚子轴承内圈上的应用61-72
• 5.1 激光织构化技术在轴承内圈上的应用研究61-67
• 5.1.1 激光织构化实验平台搭建61
• 5.1.2 激光加工轴承内圈沟槽织构61-62
• 5.1.3 轴承内圈沟槽织构的摩擦磨损试验62-67
• 5.2 流体润滑分析67-70
• 5.3 本章小结70-72
• 结论与展望72-74
• 参考文献74-78
• 攻读学位期间发表论文78-80
• 致谢80

【参考文献】

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