特种机构液压系统磨损机理及其表面改性

发布时间：2017-08-16 04:13

  本文关键词：特种机构液压系统磨损机理及其表面改性

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【摘要】：本论文以改善特种机构液压系统关键部件表面性能为出发点,分析了特种机构液压系统的磨损机理,对特种设备液压零部件表面提出合理的表面改性方案,在满足部件公差要求的前提下,实现部件表面的材料性能强化。分析了采煤机和飞行器液压系统的失效原因,结合机构工况和材料性能要求,针对性地设计表面强化方案应用到关键部件,降低故障率。主要结论有：(1)双滚筒采煤机的调高液压系统故障主要是由于部件磨损引起的油液泄露。在分析系统失效和材料性能要求的基础上,针对性地提出可用于采煤机关键液压部件的表面改性方法,通过对三个零部件配油盘、缸体和柱塞的磨损失效的原因分析,提出了表面强化方法,通过在配油盘表面沉积TiN薄膜,配油盘的表面硬度显著提高；在钢基材通过等离子全方位离子注入合成类金刚石碳膜,沙粒撞击材料表面测得耐冲蚀性能提高了四倍；用激光熔覆工艺对柱塞外表面制备熔覆层进行表面改性,改善工件表面的耐磨和耐腐性能。(2)探究了飞行器液压系统的故障和关键部件的失效原因,分析了液压系统的工作原理和实际工况,对液压系统的柱塞泵摩擦副、齿轮表面和缸体表面提出了改性建议,通过改善关键部件的强化手段和再加工工艺,提高液压机构的表面强度和耐磨性,减少飞行器的磨损和失效,降低返修率,提高飞行器的有效飞行时间。(3)针对飞行器液压作动器的密封性问题,以密封装置活塞杆表面为研究对象,制备类金刚石薄膜对活塞杆进行表面强化为基本出发点,利用多离子束辅助沉积技术在440A钢基体上合成掺银类金刚石碳膜(Ag-DLC,Ag-containing diamond-like carbon),探讨了类金刚石碳膜在液压伺服作动器上的应用。Ag-DLC膜提高了活塞杆表面硬度,薄膜硬度远高于原基材(5.2GPa)硬度,高达24 GPa; Ag-DLC膜样品的摩擦系数相对于原基材表面明显降低,处于0.04到0.19之间,处于润滑状态；掺杂了Ag的类金刚石薄膜和基体之间的结合力好,膜层致密；银含量为10.5% Ag-DLC膜的摩擦性能最好；Ag-DLC薄膜和磨粒对磨面上转移层的形成是薄膜具有良好摩擦学性能的主要原因。
【关键词】：特种机构 关键部件 部件失效 表面改性
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH137;TG174.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 研究意义10
• 1.2 特种机构液压系统表面改性的研究现状10-13
• 1.2.1 产业中的特种机构10-11
• 1.2.2 特种机构磨损失效的危害和原因11-12
• 1.2.3 特种机构液压系统的失效12-13
• 1.2.4 针对特种机构磨损失效的现有措施13
• 1.3 特种机构的表面改性强化13-15
• 1.3.1 表面强化的方法13-15
• 1.4 选题依据15
• 1.5 研究目的及主要内容15-18
• 第二章 实验方案18-21
• 2.1 碳膜制备工艺18-19
• 2.1.1 多离子束辅助沉积系统制备类金刚石薄膜18-19
• 2.2 表征方法19-21
• 2.2.1 X射线能量色散谱仪19
• 2.2.2 X射线衍射仪19
• 2.2.3 纳米压痕仪19
• 2.2.4 光学显微镜19
• 2.2.5 拉曼光谱分析仪19-20
• 2.2.6 往复式摩擦磨损实验机20-21
• 第三章 双滚筒采煤机的调高液压系统关键部件磨损分析及表面改性方法21-31
• 3.1 引言21
• 3.2 双滚筒采煤机液压系统工作原理和失效分析21-23
• 3.3 液压系统故障的解决方法23-24
• 3.4 关键部件失效分析及表面改性24-30
• 3.4.1 主油泵的配油盘24-26
• 3.4.2 主油泵缸体26-28
• 3.4.3 主油泵柱塞28-30
• 3.5 本章小结30-31
• 第四章 飞行器液压系统关键部件磨损机理分析和表面改性31-40
• 4.1 引言31
• 4.2 飞行器液压系统的工作原理和失效分析31-34
• 4.3 关键部件失效分析及表面改性34-39
• 4.3.1 液压柱塞泵摩擦副的失效34-35
• 4.3.2 齿轮齿而的磨损35-37
• 4.3.3 液压缸37-39
• 4.4 本章小结39-40
• 第五章 探索利用类金刚石膜改善飞行器液压伺服作动器的密封性能40-52
• 5.1 引言40-41
• 5.2 伺服作动器密封失效和薄膜改性41-42
• 5.3 实验结果与讨论42-50
• 5.3.1 镀膜样品XRD分析42-43
• 5.3.2 Ag-DLC膜的硬度43-45
• 5.3.3 Ag-DLC膜的摩擦磨损性能45-48
• 5.3.4 Ag-DLC膜薄膜改性机理48-50
• 5.4 本章小结50-52
• 第六章 结论52-53
• 致谢53-54
• 参考文献54-61
• 个人简历61-62
• 在学期间研究成果62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 苏秀平;李威;樊启高;;采煤机滚筒调高滑模变结构控制策略[J];煤炭学报;2012年12期

2 段方英;;关于特种设备安全监管工作的思考[J];湖南安全与防灾;2011年08期

3 陈学东,王冰,杨铁成,艾志斌,阚强生,谭英培,B.Valette,顾望平,韩建宇,朱晓东;基于风险的检测(RBI)在中国石化企业的实践及若干问题讨论[J];压力容器;2004年08期

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本文编号：681373