基于流体动压润滑效应的表面织构优化设计

发布时间：2021-07-15 15:16

　　摩擦是关系到机械设备可靠性、耐久性以及能量利用率的主要因素。有效减小摩擦可使机械设备处于良好的润滑状态，发挥更好的性能，节省能耗，延长检修周期和使用寿命，从而获得更大的经济效益。近年来，表面织构技术已被证明是改善摩擦副摩擦学性能的有效手段。合理的表面织构设计可以使其发挥出更为优越的摩擦学性能。为丰富表面织构设计领域的研究，本文对影响织构化表面润滑减摩性能的表面织构参数、组成表面织构的微凹坑形状、以及微凹坑排布形式等进行了较为系统的研究。首先，在流体动压润滑条件下，基于Renolds方程建立了表面织构的润滑模型，并以此分析表面织构参数、微凹坑形状、以及微凹坑排布形式等对润滑膜承载力的影响。然后，根据理论分析结果，进行了织构化表面减摩试验的设计及研究。试验中选择面-面接触摩擦副为研究对象，并利用光刻微细电解加工方法加工织构，试验在往复式摩擦磨损试验机上进行。在对表面织构参数的研究中发现：对于圆柱形微凹坑，深径比和面积率都是影响润滑膜承载力的重要因素。最优微凹坑深径比和最优微凹坑面积率受到最小润滑膜厚度的影响。该结论在试验中得到了较好的验证。在试验所选择的参数中，微凹坑直径为200μm、深度... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：121 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题的研究背景、意义及来源
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 表面织构的加工及应用
            1.2.1.1 表面织构的加工
            1.2.1.2 表面织构的应用
        1.2.2 表面织构的减摩机理及理论研究
            1.2.2.1 表面织构的减摩机理
            1.2.2.2 表面织构的理论研究
        1.2.3 表面织构的试验研究
            1.2.3.1 表面织构参数的试验优化
            1.2.3.2 表面织构形状的试验优化
    1.3 存在的问题
    1.4 课题研究内容及方法
第二章 基于 Reynolds 方程的表面织构流体动压润滑模型建立
    2.1 相关理论介绍
        2.1.1 Reynolds 方程的推导
        2.1.2 织构的流体动压形成机理
    2.2 表面织构流体动压润滑模型建立
    2.3 模型的求解
        2.3.1 方程无量纲化
        2.3.2 边界条件的确定
        2.3.3 数值解法
        2.3.4 计算流程
    2.4 求解参数对结果的影响
        2.4.1 控制单元内网格数
        2.4.2 计算误差限
    2.5 本章小结
第三章 织构化表面减摩性能试验设计
    3.1 试验装置选择及试件设计
        3.1.1 试验装置选择
        3.1.2 试件设计
            3.1.2.1 试件材料的选择
            3.1.2.2 试件的制备
    3.2 表面织构的加工
    3.3 试验方案设计
        3.3.1 试验流程
        3.3.2 试验数据处理
    3.4 本章小结
第四章 圆柱形微凹坑几何参数对织构化表面润滑性能的影响
    4.1 理论研究
        4.1.1 工况参数对织构化表面润滑性能的影响
        4.1.2 微凹坑深径比对织构化表面润滑性能的影响
        4.1.3 微凹坑面积率对织构化表面润滑性能的影响
        4.1.4 微凹坑深径比与面积率对织构化表面润滑性能的综合影响
    4.2 试验研究
        4.2.1 微凹坑参数选择
        4.2.2 试验结果
    4.3 讨论
    4.4 本章小结
第五章 微凹坑形状对织构化表面润滑性能的影响
    5.1 理论研究
    5.2 试验研究
        5.2.1 试验设计
        5.2.2 试验结果
            5.2.2.1 圆形微凹坑织构化表面的摩擦特性
            5.2.2.2 正方形微凹坑织构化表面的摩擦特性
            5.2.2.3 椭圆形微凹坑织构化表面的摩擦特性
            5.2.2.4 微凹坑形状对织构化表面摩擦特性的影响
    5.3 本章小结
第六章 微凹坑排布形式对织构化表面润滑性能的影响
    6.1 普通微凹坑排布形式的研究
        6.1.1 理论研究
        6.1.2 试验研究
            6.1.2.1 微凹坑排布形式的设计
            6.1.2.2 试验结果
        6.1.3 研究结论
    6.2 部分织构的研究
        6.2.1 理论研究
            6.2.1.1 入口边界部分织构
            6.2.1.2 出口边界部分织构
            6.2.1.3 中间部分织构
            6.2.1.4 双边部分织构
        6.2.2 试验研究
            6.2.2.1 试验设计
            6.2.2.2 试验结果
        6.2.3 研究结论
    6.3 本章小结
第七章 全文工作总结与展望
    7.1 全文工作总结
    7.2 创新点
    7.3 展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]圆柱形微凹坑表面织构对流体动压润滑性能的影响[J]. 于海武,王晓雷,孙造,袁思欢.  南京航空航天大学学报. 2010(02)
[2]活塞环表面微坑电解加工技术的基础研究[J]. 钱双庆,朱荻,曲宁松,李寒松,宋曼.  内燃机学报. 2010(02)
[3]摩擦副不同表面织构化的润滑减摩性能试验研究[J]. 马晨波,朱华,历建全.  中国矿业大学学报. 2010(02)
[4]电解转印法加工凹坑阵列结构试验研究[J]. 杜海涛,曲宁松,李寒松,钱双庆.  机械工程学报. 2010(03)
[5]润滑条件下激光加工纹理的摩擦磨损[J]. 吕文斐,方亮.  摩擦学学报. 2009(01)
[6]碳化硅陶瓷的水润滑特性及其表面微细织构的优化设计[J]. 王晓雷,韩文非,加藤康司.  中国机械工程. 2008(04)
[7]激光微造型柴油机缸套的试验研究[J]. 尹必峰,符永宏,王宵,刘胜吉.  内燃机工程. 2008(01)
[8]边界润滑条件下表面微细织构减摩特性的研究[J]. 王晓雷,王静秋,韩文非.  润滑与密封. 2007(12)
[9]不同微细造型几何形貌对润滑性能影响的数值模拟[J]. 王霄,张广海,陈卫,刘会霞,符永宏,蔡兰.  润滑与密封. 2007(08)
[10]激光表面微孔化改善端面密封的摩擦学性能[J]. 万轶,熊党生.  润滑与密封. 2007(02)

博士论文
[1]织构化表面的润滑计算模型及减摩特性研究[D]. 马晨波.中国矿业大学 2010

硕士论文
[1]激光加工多孔端面机械密封的数值分析[D]. 潘晓梅.中国石油大学 2007



本文编号：3285956