摩擦试验机辅助装置设计与润滑油高温摩擦学性能研究

发布时间：2017-09-03 05:09

  本文关键词：摩擦试验机辅助装置设计与润滑油高温摩擦学性能研究

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【摘要】：摩擦试验机是摩擦学研究和发展最基本的要素。“工欲善其事,必先利其器”,随着摩擦学研究的深入和发展,对摩擦学试验装置在功能、精度和可靠性等方面的要求也越来越高。为应对润滑油高温摩擦学性能研究的需要,本文依托国家自然科学基金和973课题,结合测试理论和技术的发展前沿,以高温低速四球摩擦试验机为研究对象,开发了高精度温控系统和标准四球摩擦试验机的磨斑测量装置及其相关软件;在此基础上,结合PDSC与拉曼光谱仪试验方法,试验研究了TMPTO基础油的高温摩擦学性能、不同添加剂组合对润滑油摩擦系数临界转变温度的影响规律,探讨摩擦系数临界转变温度的物理意义。本文取得的主要成果和结论如下:(1)以高温低速四球摩擦试验机为研究对象,开发了一种新型高精度温度控制系统。基于有限元分析及相关理论计算,设计试验容器的相关结构,引入恒温循环水装置,结合分段PID参数调节,实现升温段和恒温段在不同温度条件下的高精度试验环境温度控制。试验结果表明,所研制的温度控制系统将高温低速四球摩擦试验机的原有控温精度由±4℃提高到±0.5℃左右,能够较好地以不同速率升温并在恒温段保持较低的温度波动值,实现了温度的精确控制。(2)通过设定试验环境下的重复性试验,并结合温度-粘度变化对润滑状态的影响,研究了高温低速四球摩擦试验机测定润滑油摩擦系数与油温关系的可靠性。试验结果表明,试验得到的系统数据重现性良好,温升过程中的粘度变化对四球试验的润滑状态影响不大,试验机整体具有良好的可靠性。(3)采用高温低速四球摩擦试验机对TMPTO及添加剂的摩擦学性能进行研究。试验结果表明,四球试验中摩擦系数的临界转变温度与PDSC的起始氧化温度在不同抗氧添加剂条件下表现出相同的变化趋势;平均摩擦系数变化趋势与拉曼图谱中=C-H和C=C伸缩振动峰的峰强变化趋势呈现一定的对应关系,而通过红外光谱分析四球试验油样的氧化作用不明显,这可能与测定环境有关。(4)针对标准四球摩擦试验机磨斑测量的特殊性,结合数码显微镜的特点,采用支撑梁内嵌调节螺母结构,将磁场力和机械定位技术结合,设计、制造出一套具有快速定位功能的数字化磨斑测量装置,实现了磨斑观测技术的计算机屏幕显示、测量和记录。本装置现已申报国家发明专利并获得授权(专利号:201410200402.6)。
【关键词】：摩擦磨损 温控系统 磨斑测量 磨损机理
【学位授予单位】：机械科学研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH87
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 研究背景和意义12-14
• 1.2 国内外研究现状14-19
• 1.2.1 摩擦学试验装置的发展现状14-16
• 1.2.2 摩擦试验机温控系统的研究现状16-17
• 1.2.3 摩擦试验机磨斑测量装置的研究现状17-19
• 1.3 本文拟研究的主要内容19-20
• 第二章 高精度摩擦试验机温控系统的研制20-36
• 2.1 引言20
• 2.2 高温摩擦试验机及其温度控制要求20-21
• 2.3 高精度摩擦试验机温控系统研制21-32
• 2.3.1 设计依据21-24
• 2.3.2 试验容器的结构设计24-27
• 2.3.3 恒温循环水装置27-30
• 2.3.4 功能模块的设计固化30-31
• 2.3.5 硬件改进之后的温控效果31-32
• 2.4 高精度摩擦试验机温控系统程序开发32-35
• 2.4.1 PID参数的优化32-33
• 2.4.2 控温流程的改进设计33-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第三章 温控系统的效果评估及试验机的可靠性分析36-47
• 3.1 引言36
• 3.2 温控系统的效果评估36-39
• 3.2.1 目标值和升温速率的影响36-38
• 3.2.2 冷却水流量的影响38-39
• 3.2.3 摩擦热的影响39
• 3.3 试验机的可靠性分析39-45
• 3.3.1 试验数据的重现性40
• 3.3.2 四球摩擦试验的润滑状态受粘度变化的影响40-45
• 3.4 本章小结45-47
• 第四章 TMPTO基础油在高温环境中的摩擦学性能评价47-54
• 4.1 引言47
• 4.2 试验材料和试验方法47-49
• 4.3 四球临界转变温度与PDSC起始氧化温度对比49-51
• 4.4 TMPTO四球摩擦试验与拉曼光谱的对比51-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第五章 数码显微镜磨斑测量装置的研制54-65
• 5.1 引言54
• 5.2 数码显微镜磨斑测量装置的研制54-59
• 5.3 设计参数说明及可靠性分析59-63
• 5.4 本章小结63-65
• 第六章 本文主要成果、结论及研究展望65-68
• 6.1 本文主要成果和结论65-66
• 6.2 研究展望66-68
• 参考文献68-73
• 致谢73-74
• 附录：攻读硕士学位期间的主要工作及发表文章74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王伟;孙见君;涂桥安;马晨波;;摩擦磨损试验机发展现状研究[J];机械设计与制造工程;2015年07期

2 盛晨兴;段志和;马奔奔;武通海;;桌面四球摩擦磨损试验机的研制[J];润滑与密封;2014年08期

3 张军;;基于ARM的高精度PID温度控制器[J];仪表技术与传感器;2013年10期

4 高y┭，

本文编号：783018