磁流微循环自补偿润滑的孔—楔效应理论及其应用研究
发布时间：2020-12-24 23:46
运用仿生学原理对摩擦副进行结构设计以实现其自补偿润滑,有助于拓宽摩擦学技术的工业应用范围和功能部件的开发。本文探讨了多相润滑胶体孔-楔效应及其微循环机理,并以此为基础开展了孔结构特性及润滑胶体在孔胞中流动的充要条件研究,建立了其流变模型,分析了壁滑移对其流变特性的影响。研究表明：孔中孔道端压差的存在是实现润滑剂流动的必要性条件；且孔道半径越小,流动阻力越大；润滑剂的剪切稀化将在孔壁处产生一壁滑移层,壁滑移作用可有助于改善润滑剂在孔中的流动性。为了提高磁流润滑胶体的承载稳定性,建立了用于描述胶体构成相分布的二相楔滑模型,导出了该模型的求解办法,并对其进行了仿真验证性研究。结果表明：模型中构建的漂移抑制角和横向膨胀抑制角可有效地表征胶体中发生相漂移的变化趋势,推导出的胶体的最佳稳定组分体积比可用于指导多相润滑胶体的组分优化设计为了实现磁流润滑胶体在多孔摩擦副界面的可控润滑,建立了其在孔中传输的修正Bernoulli方程和在摩擦界面间的Reynolds方程,并开展了相关静力学实验。研究表明：磁流体在孔中的静态抬升高度主要由外磁场强度和孔道本身决定,与胶体中的磁粒子含量无关；顶部热源对磁流体从...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
主要符号表
第1章 引言
1.1 润滑自补偿技术研究现状
1.1.1 固体自润滑补偿研究
1.1.2 润滑膜自补偿润滑研究
1.1.3 仿生自补偿润滑研究
1.2 多相润滑胶体的摩擦学性能研究现状
1.3 多相流体在管道中的流动特性研究现状
1.4 磁流体的摩擦学应用研究现状
1.4.1 应用理论研究方面
1.4.2 影响因素研究方面
1.5 课题研究的背景
1.6 课题研究的目的、意义及内容
1.6.1 课题研究的目的和意义
1.6.2 课题来源
1.6.3 课题研究的内容与拟解决的关键问题
1.6.4 课题研究的技术路线
1.6.5 本文的写作框架
第2章 磁流微循环润滑可控设计及其孔-楔效应分析
2.1 微循环润滑可控设计原理
2.2 微循环润滑的孔效应
2.2.1 稳定承载时力平衡分析
2.2.2 孔口处受剪切负压及胶体形变分析
2.2.3 孔中润滑胶体对界面摩擦热的响应
2.3 微循环润滑的楔效应
2.4 孔-楔耦合微循环自补偿润滑机理
2.5 本章小结
第3章 多相润滑胶体在孔中的流变特性及其传输模型
3.1 孔中胶体的流动形成条件
3.2 胶体在孔道中的梯度流特性
3.2.1 梯度流层间剪切应力方程
3.2.2 梯度流层间剪切速率方程
3.2.3 梯度流胶体柱端面形貌曲线方程
3.3 壁滑移机理及其对流变特性的影响
3.4 多相润滑胶体在孔道中的传输模型
3.5 模型验证与讨论
3.6 本章小结
第4章 多相润滑胶体在非均布应力下的稳定性模型及其算法
4.1 非均布应力下的最小熵理论
4.2 模型的构建
4.2.1 二相楔滑胞元
4.2.2 胶体在刚性槽中稳定流动时的力平衡分析
4.2.3 讨论
4.3 模型的应用性求解
4.3.1 尖锋应力下的相漂移
4.3.2 梯度面应力下的相漂移
4.4 模型的应用与验证
4.4.1 管内润滑脂的模型的描述
4.4.2 润滑脂内组分分布的仿真分析
4.5 本章小结
第5章 磁流润滑胶体的制备工艺研究
5.1 磁胶粒的可润滑性分析
5.2 磁流润滑胶体的组分设计
5.3 磁流润滑胶体的制备工艺
5.4 磁流润滑胶体的磁效应测试
5.5 本章小结
第6章 磁效应对磁流润滑胶体的孔传输影响研究
6.1 磁流润滑胶体的磁感应
6.2 磁流润滑胶体在孔中流动的Bernoulli方程
6.3 磁流润滑胶体在孔中的静力学行为分析
6.4 磁流润滑胶体在孔压差下的流动方程
6.5 外磁场对磁流润滑胶体在孔中流动的影响实验
6.5.1 实验设计
6.5.2 实验结果分析与讨论
6.6 本章小结
第7章 磁流润滑胶体的孔-楔耦合界面成膜机理研究
7.1 磁流润滑膜的动力学描述
7.2 磁流润滑胶体动压润滑方程的求解
7.2.1 在圆周方向上
7.2.2 在膜厚方向上
1,R2)区域"> 7.2.2.1 在r∈[R1,R2)区域
c,R1)区域"> 7.2.2.2 在r∈[Rc,R1)区域
c]区域"> 7.2.2.3 在r∈[0,Rc]区域
7.2.3 在半径方向上
c,R1)区域"> 7.2.3.1 在r∈[Rc,R1)区域
c)区域"> 7.2.3.2 在r∈[0,Rc)区域
,R2)区域"> 7.2.3.3 在r∈[R,R2)区域
7.3 模型仿真与讨论
7.3.1 动力粘度对润滑膜流体动力学行为的影响
7.3.2 圆周向剪切速率对润滑膜流体动力学行为的影响
7.3.3 载荷大小对润滑膜流体动力学行为的影响
7.4 磁流润滑胶体在多孔材料中的微循环分析
7.4.1 界面磁流润滑剂在膜厚方向上的速率方程
7.4.2 界面磁流润滑剂在半径方向上的速率方程
7.4.3 磁流微循环润滑形成的判据
7.5 界面磁流润滑膜厚度的计算
7.6 本章小结
第8章 磁流润滑微循环推力轴承的设计及其摩擦学性能研究
8.1 多孔推力轴承结构设计
8.2 试验条件与实验方法
8.3 实验结果分析
8.3.1 转速变化对轴承摩擦学性能的影响
8.3.2 外载荷变化对轴承摩擦学性能的影响
8.3.3 外磁场强度变化对轴承摩擦学性能影响
8.4 本章小结
第9章 总结与展望
9.1 总结
9.2 创新点
9.3 未来展望
附录
致谢
参考文献
攻读学位期间获得与学位论文相关的科研成果目录
本文编号：2936533
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摘要
Abstract
主要符号表
第1章 引言
1.1 润滑自补偿技术研究现状
1.1.1 固体自润滑补偿研究
1.1.2 润滑膜自补偿润滑研究
1.1.3 仿生自补偿润滑研究
1.2 多相润滑胶体的摩擦学性能研究现状
1.3 多相流体在管道中的流动特性研究现状
1.4 磁流体的摩擦学应用研究现状
1.4.1 应用理论研究方面
1.4.2 影响因素研究方面
1.5 课题研究的背景
1.6 课题研究的目的、意义及内容
1.6.1 课题研究的目的和意义
1.6.2 课题来源
1.6.3 课题研究的内容与拟解决的关键问题
1.6.4 课题研究的技术路线
1.6.5 本文的写作框架
第2章 磁流微循环润滑可控设计及其孔-楔效应分析
2.1 微循环润滑可控设计原理
2.2 微循环润滑的孔效应
2.2.1 稳定承载时力平衡分析
2.2.2 孔口处受剪切负压及胶体形变分析
2.2.3 孔中润滑胶体对界面摩擦热的响应
2.3 微循环润滑的楔效应
2.4 孔-楔耦合微循环自补偿润滑机理
2.5 本章小结
第3章 多相润滑胶体在孔中的流变特性及其传输模型
3.1 孔中胶体的流动形成条件
3.2 胶体在孔道中的梯度流特性
3.2.1 梯度流层间剪切应力方程
3.2.2 梯度流层间剪切速率方程
3.2.3 梯度流胶体柱端面形貌曲线方程
3.3 壁滑移机理及其对流变特性的影响
3.4 多相润滑胶体在孔道中的传输模型
3.5 模型验证与讨论
3.6 本章小结
第4章 多相润滑胶体在非均布应力下的稳定性模型及其算法
4.1 非均布应力下的最小熵理论
4.2 模型的构建
4.2.1 二相楔滑胞元
4.2.2 胶体在刚性槽中稳定流动时的力平衡分析
4.2.3 讨论
4.3 模型的应用性求解
4.3.1 尖锋应力下的相漂移
4.3.2 梯度面应力下的相漂移
4.4 模型的应用与验证
4.4.1 管内润滑脂的模型的描述
4.4.2 润滑脂内组分分布的仿真分析
4.5 本章小结
第5章 磁流润滑胶体的制备工艺研究
5.1 磁胶粒的可润滑性分析
5.2 磁流润滑胶体的组分设计
5.3 磁流润滑胶体的制备工艺
5.4 磁流润滑胶体的磁效应测试
5.5 本章小结
第6章 磁效应对磁流润滑胶体的孔传输影响研究
6.1 磁流润滑胶体的磁感应
6.2 磁流润滑胶体在孔中流动的Bernoulli方程
6.3 磁流润滑胶体在孔中的静力学行为分析
6.4 磁流润滑胶体在孔压差下的流动方程
6.5 外磁场对磁流润滑胶体在孔中流动的影响实验
6.5.1 实验设计
6.5.2 实验结果分析与讨论
6.6 本章小结
第7章 磁流润滑胶体的孔-楔耦合界面成膜机理研究
7.1 磁流润滑膜的动力学描述
7.2 磁流润滑胶体动压润滑方程的求解
7.2.1 在圆周方向上
7.2.2 在膜厚方向上
1,R2)区域"> 7.2.2.1 在r∈[R1,R2)区域
c,R1)区域"> 7.2.2.2 在r∈[Rc,R1)区域
c]区域"> 7.2.2.3 在r∈[0,Rc]区域
7.2.3 在半径方向上
c,R1)区域"> 7.2.3.1 在r∈[Rc,R1)区域
c)区域"> 7.2.3.2 在r∈[0,Rc)区域
,R2)区域"> 7.2.3.3 在r∈[R,R2)区域
7.3 模型仿真与讨论
7.3.1 动力粘度对润滑膜流体动力学行为的影响
7.3.2 圆周向剪切速率对润滑膜流体动力学行为的影响
7.3.3 载荷大小对润滑膜流体动力学行为的影响
7.4 磁流润滑胶体在多孔材料中的微循环分析
7.4.1 界面磁流润滑剂在膜厚方向上的速率方程
7.4.2 界面磁流润滑剂在半径方向上的速率方程
7.4.3 磁流微循环润滑形成的判据
7.5 界面磁流润滑膜厚度的计算
7.6 本章小结
第8章 磁流润滑微循环推力轴承的设计及其摩擦学性能研究
8.1 多孔推力轴承结构设计
8.2 试验条件与实验方法
8.3 实验结果分析
8.3.1 转速变化对轴承摩擦学性能的影响
8.3.2 外载荷变化对轴承摩擦学性能的影响
8.3.3 外磁场强度变化对轴承摩擦学性能影响
8.4 本章小结
第9章 总结与展望
9.1 总结
9.2 创新点
9.3 未来展望
附录
致谢
参考文献
攻读学位期间获得与学位论文相关的科研成果目录
本文编号：2936533
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