微量润滑切削中喷射雾化特性及渗透润滑机理研究

发布时间：2021-10-09 21:39

　　绿色制造是先进制造技术的重要组成部分。作为践行节能减排的关键技术-微量润滑（Minimum Quantity Lubrication,MQL）加工具有能耗少、绿色化、成本低的优势,是先进加工技术的主要发展方向,备受国内外机械工程专家和学者们的高度关注。本研究采用理论分析、数值计算和实验验证的方法,对MQL切削加工中油滴的喷射方向、输送路径与形式、渗透与吸附特性、纳米流体的润滑及作用机理等开展深入系统的理论与实验研究,其主要内容及工作如下:（1）基于MQL切削试验,获得了微量切削液的最佳喷射方位,发现了切削负梯度压力区。通过车削实验,发现了切削负梯度压力现象,利用边界层理论分析和CFD仿真计算,得到车削楔形区压力和流速分布规律,揭示出微量润滑切削负梯度压力区的形成机制。实验表明,相比前刀面和副后刀面喷射,主后刀面效果最佳。（2）基于流体雾化理论,建立了MQL油滴动力学和运动学模型,分析了MQL装置结构,对MQL雾化特性进行了PDA测试,得到了不同油品、油量、空气流量、截距对油滴大小、速度和数量影响的雾化分布规律。（3）建立了界面树状毛细管渗透和吸附物理模型及其数学模型,揭示了雾化渗透和气... 

【文章来源】：江苏大学江苏省

【文章页数】：144 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
符号表
第1章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 微量润滑概念地提出
        1.2.2 MQL基础油的研究进展
        1.2.3 MQL添加剂的研究进展
        1.2.4 MQL雾化喷射的研究进展
        1.2.5 MQL建模仿真优化的研究进展
    1.3 MQL研究中尚存在的主要问题
    1.4 本研究的主要内容
第2章 MQL基础理论知识
    2.1 引言
    2.2 喷雾学理论
    2.3 边界层理论
    2.4 流体动力学
    2.5 非平衡态热力学
    2.6 界面层的吸附作用
    2.7 本章小结
第3章 MQL油滴喷射特性对润滑性能的影响
    3.1 引言
    3.2 MQL油滴喷射方向对润滑性能的影响
        3.2.1 MQL喷射方向的确定
        3.2.2 基于边界层理论的楔形负梯度压力区流场分析
        3.2.3 干车削楔形负压力梯度区CFD分析
        3.2.4 刀面负压检测实验
        3.2.5 MQL三维外圆车削流场分析
        3.2.6 削实验
    3.3 MQL油滴喷射雾化方式及特性
        3.3.1 油滴雾化机理
        3.3.2 油滴动力学模型及分析
        3.3.3 油滴运动学模型及分析
        3.3.4 Accu-Lube MQL喷雾系统
        3.3.5 QL系统雾化特性PDA测试实验
        3.3.6 PDA实验结果与分析
    3.4 本章小结
第4章 油滴渗透和吸附对MQL润滑性能的影响
    4.1 引言
    4.2 切削液毛细管渗透过程及模型
        4.2.1 切削液渗透类型及毛细管渗透机理的选择
        4.2.2 主后刀面楔形区油雾运动及界面树状毛细管渗透模型
        4.2.3 MQL毛细管渗透过程及模型
    4.3 MQL毛细管吸附润滑过程及模型
        4.3.1 MQL毛细管吸附润滑类型
        4.3.2 MQL边界膜
        4.3.3 MQL毛细管气态吸附
        4.3.4 MQL气态多分子层吸附
    4.4 MQL切削液渗透量评价实验MQL
        4.4.1 切削液渗透采样装置及渗透实验方案
        4.4.2 实验结果与讨论
    4.5 MQL切削液渗透切削实验
        4.5.1 实验条件
        4.5.2 结果与讨论
    4.6 本章小结
第5章 基础油对MQL润滑性能的影响
    5.1 引言
    5.2 可生物降解基础油的选取
    5.3 TMPTO、PEG400和VO6000 基础油的性能
    5.4 TMPTO、PEG400和VO6000 基础油对45 钢和TiN涂层的浸润性
    5.5TMPTO、PEG400和VO6000 基础油对润滑性能影响的切削实验
        5.5.1 实验条件和参数
        5.5.2 结果与讨论
    5.6 本章小结
第6章 纳米添加剂对MQL润滑性能的影响
    6.1 引言
    6.2 纳米粒子添加剂的种类及作用
    6.3 纳米添加剂及基础油的确定
    6.4 纳米流体对润滑性能影响的切削实验
        6.4.1 实验系统
        6.4.2 正交与单因素实验方案
        6.4.3 正交实验结果与讨论
        6.4.4 单因素实验结果与讨论
    6.5 本章小结
第7章 基于Copula函数的MQL切削参数相关性分析
    7.1 引言
    7.2 Copula函数内涵及类型
    7.3 实验系统及方案
    7.4 变量边缘分布函数与Copula函数的建立
        7.4.1 变量边缘分布函数的确立
        7.4.2 Copula函数的参数估计和确定
    7.5 基于Kendall秩相关系数的切削参数相关性分析
        7.5.1 Kendall秩相关系数的计算
        7.5.2 切削力与表面粗糙度的相关性分析
        7.5.3 切削力与加工表面硬度的相关性分析
        7.5.4 切削力与切屑变形的相关性分析
    7.6 本章小结
第8章 研究结论与展望
    8.1 主要结论
    8.2 创新点
    8.3 未来展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间取得的相关成果


【参考文献】：
期刊论文
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[8]中国智造与中国创造[J]. 路甬祥.  全球化. 2016(09)
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博士论文
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硕士论文
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[4]铸铝合金攻丝过程中的纳米流体微量润滑技术研究[D]. 冯国栋.杭州电子科技大学 2018
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[6]基于静电微量润滑的绿色切削液配方及加工性能研究[D]. 高翔.浙江工业大学 2017
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[8]基于Copula函数的精密车削表面粗糙度预测研究[D]. 陈少峰.江苏大学 2016
[9]微量油膜附水滴切削液雾化仿真及试验研究[D]. 马国红.中北大学 2015
[10]TiAlN涂层摩擦学行为及其铣削性能研究[D]. 雷斌.西南交通大学 2006



本文编号：3427047