陶瓷球的热弹流润滑分析

发布时间：2017-05-12 22:07

  本文关键词：陶瓷球的热弹流润滑分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：混合陶瓷球轴承在工业生产中应用越来越广泛。为此，本文从理论和试验两方面对不同陶瓷材料点接触热弹流润滑问题进行了研究。 首先应用多重网格技术，求得了考虑球表面缺陷的稳态等温点接触弹流润滑的完全数值解，分析了表面缺陷和接触副材料对油膜厚度、压力的影响。结果表明，球的表面缺陷对接触区的油膜厚度和压力均有影响；对于钢-钢、Si3N4陶瓷-钢和Si3N4陶瓷-Si3N4陶瓷三种接触副，表面光滑时，出口颈缩作用依次变小；而表面凸起对油膜压力的影响依次变大。 其次，应用多重网格解法和逐列扫描技术，求得了不同陶瓷材料的球-盘点接触热弹流润滑的完全数值解。分析了不同载荷、速度、滑滚比等对多种陶瓷接触副热弹流润滑性能的影响，并与钢-钢接触副的弹流润滑结果进行了比较。分析表明，，对于Al2O3陶瓷-钢、Si3N4陶瓷-钢、ZrO2陶瓷-钢这三种混合陶瓷接触副，在本文讨论的工况条件下，ZrO2陶瓷-钢接触副的润滑特性较好。另外，Si3N4陶瓷-钢和Si3N4-Si3N4陶瓷接触副在低速、低载条件下与钢-钢接触副相比，润滑特性没有明显优势，甚至不如钢-钢接触副的弹流润滑性能好。 再次，将热弹流润滑分析应用于球轴承中，考虑球的离心力作用，对陶瓷球轴承的热弹流润滑特性进行了分析。结果表明，在内圈转速较高的情况下，当考虑离心力时，由于Si3N4混合陶瓷球轴承的离心力较小，最大压力小于相同条件下的钢制球轴承，单从压力方面开始表现出了比钢制球轴承优越的润滑特性。 最后，改进了有限长线接触光干涉润滑油膜测量试验机，使之可以测量球-盘点接触的光弹流问题。测得了不同速度、载荷时的油膜形状和厚度。试验结果显示，低速低载情况下，陶瓷接触副的润滑特性并不比钢制接触副的优越，定性的比，这与理论结果相一致。
【关键词】：表面缺陷 陶瓷球 离心力 热弹流润滑 光干涉油膜测量
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH117.2;TH133.3
【目录】：

• 摘要9-10
• Abstract10-12
• 物理量名称及符号表12-16
• 第1章 绪论16-26
• 1.1 引言16-17
• 1.2 弹流理论的研究进展17-19
• 1.2.1 理论分析的发展17-18
• 1.2.2 弹流的试验研究方法18-19
• 1.3 本文的研究背景19-23
• 1.3.1 表面缺陷对点接触弹流润滑问题的影响19-20
• 1.3.2 陶瓷材料的应用及研究20
• 1.3.3 陶瓷球轴承研究20-23
• 1.4 本文的主要研究内容及意义23-26
• 1.4.1 本文的主要研究内容23
• 1.4.2 本文研究工作的意义23-26
• 第2章 表面缺陷对点接触等温稳态弹流润滑的影响26-42
• 2.1 数学模型和数值方法26-30
• 2.1.1 数学模型26-29
• 2.1.2 数值方法29-30
• 2.2 结果分析及讨论30-39
• 2.2.1 缺陷形状的影响30-32
• 2.2.2 缺陷位置的影响32-35
• 2.2.3 缺陷尺寸的影响35-37
• 2.2.4 接触副材料的影响37-39
• 2.3 本章小结39-42
• 第3章 陶瓷球热弹流润滑分析42-64
• 3.1 数学模型42-48
• 3.1.1 基本方程42-45
• 3.1.2 基本方程无量纲化45-47
• 3.1.3 数值方法47-48
• 3.2 陶瓷球点接触热弹流润滑结果分析48-57
• 3.2.1 不同陶瓷材料对润滑特性的影响50-53
• 3.2.2 Si_3N_4 陶瓷球点接触的弹流润滑分析53-55
• 3.2.3 Si_3N_4 陶瓷-钢接触副的润滑特性研究55-57
• 3.3 陶瓷球轴承的热弹流润滑分析57-62
• 3.3.1 几何分析57-58
• 3.3.2 数学模型及数值方法58-59
• 3.3.3 结果分析59-62
• 3.4 本章小结62-64
• 第4章 纯滚工况下陶瓷球的光弹流试验研究64-84
• 4.1 试验装置64-74
• 4.1.1 运动控制系统65-68
• 4.1.2 玻璃盘回转系统68-69
• 4.1.3 加载装置69-70
• 4.1.4 图像采集系统70-73
• 4.1.5 图像处理 (MBI)73-74
• 4.2 试验准备74-75
• 4.2.1 试验材料74
• 4.2.2 试验条件74
• 4.2.3 系统的标定74-75
• 4.3 试验结果与分析75-82
• 4.3.1 初步测量与分析75-77
• 4.3.2 载荷对陶瓷球弹流润滑的影响77-79
• 4.3.3 卷吸速度对陶瓷球弹流润滑的影响79-81
• 4.3.4 润滑剂对陶瓷球弹流润滑的影响81-82
• 4.4 本章小结82-84
• 结论84-86
• 参考文献86-94
• 攻读硕士学位期间完成的学术论文94-96
• 致谢96

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王军;混合陶瓷球轴承油气润滑与预紧力的实验研究[J];燕山大学学报;2004年01期

2 江东亮;结构功能一体化的高性能陶瓷材料的研究与开发[J];中国工程科学;2003年02期

3 瞿永兴;陶瓷滚动轴承材料[J];机械工程材料;1987年05期

4 白越;刘治华;吴一辉;;高速混合陶瓷轴承性能试验[J];哈尔滨工业大学学报;2009年07期

5 徐强,任成祖,陈锦江;混合陶瓷球轴承接触曲面及接触应力的三维有限元分析[J];机床与液压;2003年02期

6 崔金磊,刘晓玲,杨沛然,郭峰;表面微粗糙谷对热弹流润滑性能及凹陷现象的影响[J];机械科学与技术;2005年10期

7 温诗铸;世纪回顾与展望──摩擦学研究的发展趋势[J];机械工程学报;2000年06期

8 郭峰;黄柏林;付忠学;;界面滑移条件下弹流油膜的试验观察[J];机械工程学报;2007年10期

9 黄敦新;白越;黎海文;王其君;吴一辉;;姿控飞轮用陶瓷球轴承失效特性分析[J];摩擦学学报;2008年03期

10 黄平，雒建斌，邹茜，温诗铸;NGY－2型纳米级润滑膜厚度测量仪[J];摩擦学学报;1994年02期

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本文编号：360955