DLC对高温轴承钢表面接触疲劳能力影响的试验评价

发布时间：2022-10-08 11:57

　　航空发动机主轴轴承滚道与滚动体在运转过程中承受反复的滚动和滑动接触,当长时间工作在高速、重载、高温及高低温交变等极端苛刻的工况下或者面临短时间断油、乏油等特殊工况,滚道与滚动体间产生巨大的瞬间高温,高温致使润滑剂失效、材料发生变性,最终致使摩擦副接触面发生疲劳失效,轴承功能丧失甚至工作系统崩溃。为提高轴承材料的疲劳寿命以及避免由于出传统润滑（流体润滑及脂润滑）失效而导致轴承元件疲劳寿命降低,通常采用在基体材料表面沉积具有润滑作用的硬涂层方式提高其疲劳寿命,实现其在苛刻工况下长期有效运行的目的。本文的研究结果将为航空发动机轴承材料的发展应用以及探索新的涂层技术、新的润滑技术等用于航空发动机延寿技术提供基本参考数据以及评价手段。针对目前航空发动机轴承面对的苛刻工况,完成符合工况的疲劳试验,在试验开始前需针对目前加工完成球盘式滚动接触疲劳试验机进行动态特性的修改,以保证试验机提供稳定且可靠的工况环境,保证试验机实现点接触最大赫兹接触应力0~6.8GPa、主轴转速0~6000r/min、接触点温度室温~220℃性能指标;同时采用Lab VIEW实现试验机信号采集及停机控制,保证试验机能够正确采... 

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究的背景和意义
        1.1.1 课题的来源
        1.1.2 课题研究的背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 航空发动机高温轴承钢疲劳试验研究
        1.2.2 DLC自润滑涂层对高温轴承钢疲劳寿命影响研究
        1.2.3 滚动接触疲劳失效机制研究
        1.2.4 滚动接触疲劳寿命评价方法研究
    1.3 主要研究内容
第2章 球盘式高速滚动接触疲劳试验机改进
    2.1 引言
    2.2 试验机结构动态特性改进
        2.2.1 电主轴安装架工况分析与设计
        2.2.2 陪试轴承工况分析与设计
    2.3 试验过程监控系统搭建
        2.3.1 监控系统硬件设备构成
        2.3.2 监控系统软件功能构成
        2.3.3 Lab VIEW监控程序设计
    2.4 改进后试验机试运行状态分析
        2.4.1 试验流程设计
        2.4.2 试验过程数据监测
        2.4.3 试验疲劳寿命分析
    2.5 本章小结
第3章 高温轴承钢滚动接触疲劳试验研究
    3.1 引言
    3.2 滚动接触疲劳寿命的三参数Weibull估计
        3.2.1 威布尔分布模型
        3.2.2 两参数威布尔分布模型常用参数估计法
        3.2.3 三参数威布尔分布模型常用参数估计法
        3.2.4 威布尔分布模型拟合实例计算
    3.3 8Cr4Mo4V轴承钢滚动接触疲劳试验研究
        3.3.1 8Cr4Mo4V试验件表面性能
        3.3.2 8Cr4Mo4V试验件滚动接触疲劳失效特征
        3.3.3 8Cr4Mo4V轴承钢滚动接触疲劳寿命分析
    3.4 13Cr4Mo4Ni4VA轴承钢滚动接触疲劳试验研究
        3.4.1 13Cr4Mo4Ni4VA试验件表面性能
        3.4.2 13Cr4Mo4Ni4VA试验件滚动接触疲劳失效特征
        3.4.3 13Cr4Mo4Ni4VA轴承钢滚动接触疲劳寿命分析
    3.5 高温轴承钢滚动接触疲劳试验润滑状态分析
        3.5.1 载荷参数分析
        3.5.2 速度参数分析
        3.5.3 润滑状态分析
    3.6 本章小结
第4章 沉积DLC自润滑涂层的轴承钢滚动接触疲劳试验研究
    4.1 引言
    4.2 DLC涂层表面性能分析
        4.2.1 DLC表面形貌分析
        4.2.2 DLC薄膜截面形貌分析
        4.2.3 DLC薄膜的膜基结合力及硬度测试
    4.3 沉积DLC 8Cr4Mo4V轴承钢滚动接触疲劳试验研究
        4.3.1 沉积DLC 8Cr4Mo4V轴承钢滚动接触疲劳试验数据监测
        4.3.2 沉积DLC 8Cr4Mo4V轴承钢滚动接触疲劳失效特征
    4.4 沉积DLC 13Cr4Mo4Ni4VA轴承钢滚动接触疲劳试验研究
        4.4.1 沉积DLC 13Cr4Mo4Ni4VA轴承钢滚动接触疲劳试验数据监测
        4.4.2 沉积DLC 13Cr4Mo4Ni4VA轴承钢滚动接触疲劳失效特征
    4.5 DLC自润滑涂层对高温轴承钢疲劳寿命影响研究
    4.6 本章小结
结论
主要参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Cr4Mo4V轴承钢滚动接触疲劳和磨损性能研究[J]. 郭军,杨卯生,卢德宏,李新宇.  摩擦学学报. 2017(02)
[2]国内外轴承钢的现状与发展趋势[J]. 李昭昆,雷建中,徐海峰,俞峰,董瀚,曹文全.  钢铁研究学报. 2016(03)
[3]RV减速器主支撑角接触球轴承混合润滑分析[J]. 魏波,王家序,周广武,蒲伟,周宏军,褚坤明.  摩擦学学报. 2015(04)
[4]三参数威布尔分布参数估计及在可靠性分析中的应用[J]. 郑锐.  振动与冲击. 2015(05)
[5]三参数Weibull分布竞争失效场合变应力加速寿命试验统计分析[J]. 张详坡,尚建忠,陈循,张春华.  机械工程学报. 2014(14)
[6]NI工控机与台达变频器通讯的实现[J]. 王媛媛.  变频器世界. 2012 (04)
[7]磨削工艺对渗碳M50NiL钢表面变质层微观结构和性能及疲劳性能影响[J]. 罗庆洪,李春志,娄艳芝,赵振业.  金属学报. 2012(02)
[8]氮化硅陶瓷表面DLC膜的高温摩擦学性能[J]. 卓会丹,宋宝玉,古乐.  中国表面工程. 2011(04)
[9]空间飞轮轴承DLC涂层表面改性的工艺研究[J]. 李兆光,张人佶,王浪平,彭俊斌,周刚.  新技术新工艺. 2010(08)
[10]固体-油脂复合润滑Ⅱ:类金刚石（DLC）薄膜在几种空间用油脂润滑下的摩擦学性能[J]. 郝俊英,王鹏,刘小强,刘维民.  摩擦学学报. 2010(03)

硕士论文
[1]球盘式高速滚动接触疲劳试验机的研制及验证[D]. 张爽.哈尔滨工业大学 2016



本文编号：3687671