滑动表面微结构仿真设计及试验研究

发布时间：2017-08-19 19:19

  本文关键词：滑动表面微结构仿真设计及试验研究

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【摘要】：本文主要研究了水润滑轴承和直线型超声电机中的表面微结构的摩擦学特性。在水润滑轴承的轴衬内表面设计沟槽型表面微结构，运用FLUENT软件进行仿真，研究表面微结构几何参数的变化对润滑膜承载力的影响。在直线超声电机定子摩擦界面设计沟槽型表面微结构，通过试验方法研究了在预压力和滑动速度变化条件下的表面微结构的摩擦学特性。 对水润滑轴承进行仿真研究时发现，在流体动压润滑条件下，合适参数条件下的表面微结构能起到提高润滑膜承载力的作用，但是滑动轴承的工况参数如转速、偏心率和间隙比等才是影响其润滑膜承载力的关键因素，表面微结构只是在其基础之上对润滑膜的压力分布进行调节，在一定程度上能够改变润滑膜的压力分布。在润滑膜收敛区的合适位置设计表面微结构对提升润滑膜承载力的效果要优于相同参数下全区域设计的表面微结构，而混合参数的表面微结构可以在原来单一参数的基础上进一步提升润滑膜的承载力，并且截面形状参数如宽度、深度和面积等对表面微结构的效果也有一定的影响。 对直线型超声电机进行试验研究时发现，在不同预压力和滑动速度条件下，同一种参数的表面微结构的效果有明显差异，轻载低速条件下效果最优的表面微结构不适用于重载和高速条件下。合适条件下，表面微结构能够有效降低磨粒磨损和粘着磨损对摩擦界面的损伤，起到稳定摩擦界面的摩擦因数，，降低定子磨损率的作用。
【关键词】：表面微结构 水润滑轴承 直线超声电机 摩擦学特性 FLUENT
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH117;TH133.3;TM359.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-15
• 第一章 绪论15-22
• 1.1 研究背景15
• 1.2 表面微结构的研究现状15-19
• 1.2.1 表面微结构的发展15-16
• 1.2.2 表面微结构的摩擦学性能研究16-19
• 1.3 水润滑轴承19-20
• 1.4 直线超声电机20-21
• 1.5 本文的主要研究内容21-22
• 第二章 基于 FLUENT 的径向滑动轴承仿真模型的建立22-30
• 2.1 流体动压润滑的工作原理22-23
• 2.2 流体流动状态的判定23
• 2.3 计算流体力学的基本理论23-25
• 2.3.1 CFD 基本方程23-24
• 2.3.2 控制方程的离散方法24-25
• 2.4 滑动轴承模型的建立与结果处理25-29
• 2.4.1 径向滑动轴承模型建立25-26
• 2.4.2 网格划分26
• 2.4.3 模型条件设置26-28
• 2.4.4 仿真结果28
• 2.4.5 数据处理28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 沟槽型微结构分布对滑动轴承油膜承载力的影响30-43
• 3.1 带有沟槽型微结构的滑动轴承模型设计及结果分析30-33
• 3.1.1 滑动轴承模型设计30-31
• 3.1.2 仿真结果分析31-33
• 3.2 滑动轴承工况对微结构表面润滑性能的影响33-36
• 3.2.1 滑动轴承转速对微结构表面润滑性能的影响33-34
• 3.2.2 滑动轴承偏心率对微结构表面润滑性能的影响34-35
• 3.2.3 滑动轴承间隙比对微结构表面润滑性能的影响35-36
• 3.3 表面微结构分布参数对滑动轴承润滑膜润滑效果的影响36-41
• 3.3.1 微结构几何参数对全区域分布表面微结构的润滑效果的影响36-39
• 3.3.2 起点相同数量不同表面微结构对滑动轴承润滑膜润滑效果的影响39
• 3.3.3 终点相同数量不同表面微结构对滑动轴承润滑膜润滑效果的影响39-40
• 3.3.4 相同数量起点不同的表面微结构对滑动轴承润滑膜压力分布的影响40-41
• 3.4 本章小结41-43
• 第四章 不同区域的表面微结构对滑动轴承润滑膜承载力的影响43-63
• 4.1 表面微结构几何参数设计43-44
• 4.2 不同区域表面微结构参数对滑动轴承润滑膜承载力的影响44-56
• 4.2.1 沟槽长度对滑动轴承润滑膜承载力的影响44-47
• 4.2.2 沟槽宽度对滑动轴承润滑膜承载力的影响47-50
• 4.2.3 沟槽深度对滑动轴承润滑膜承载力的影响50-52
• 4.2.4 沟槽间隔对滑动轴承润滑膜承载力的影响52-56
• 4.3 混合参数表面微结构设计及其润滑效果56
• 4.4 不同截面形状对微结构表面润滑效果的影响56-61
• 4.4.1 对称截面形状的表面微结构56-59
• 4.4.2 非对称截面形状的表面微结构59-61
• 4.5 本章小结61-63
• 第五章 表面微结构在超声振动环境中的摩擦学特性研究63-75
• 5.1 引言63
• 5.2 直线超声电机摩擦磨损试验系统63-65
• 5.3 直线超声电机摩擦磨损试验设计65-66
• 5.4 直线超声电机摩擦磨损试验结果分析66-73
• 5.4.1 预压力变化对直线超声电机摩擦学特性的影响66-69
• 5.4.2 滑动速度变化对直线超声电机摩擦学特性的影响69-72
• 5.4.3 直线超声电机摩擦磨损试验试验结果讨论72-73
• 5.5 本章小结73-75
• 第六章 总结与展望75-78
• 6.1 本文的主要工作及结论75-76
• 6.2 展望76-78
• 参考文献78-82
• 致谢82-83
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文83

【参考文献】

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本文编号：702504