本文關鍵詞：摩擦副表面毫米級織構的減摩特性研究

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【摘要】：在機械領域,表面織構技術是現(xiàn)如今應用比較廣泛的一種減少摩擦磨損的技術,與摩擦副材料的選擇,潤滑液的改善并為三大減摩減損方法。目前,表面織構技術在軸承上的研究和應用較多。傳動螺旋副在機械設備的傳動裝置中起到了至關重要的作用,因此廣泛的應用于機械制造行業(yè)。由于滑動螺旋副的摩擦系數(shù)大,會導致螺母兩端的螺牙嚙合面加速磨損,不僅嚴重影響傳動精度,而且會導致螺牙發(fā)生疲勞破壞。因此,對于滑動螺旋副的減摩減損研究以提高其穩(wěn)定性和使用壽命至關重要。本文基于表面織構的階梯潤滑理論、織構設計理論和摩擦磨損原理,結合FLUENT數(shù)值模擬和實驗驗證研究,著重研究了各種織構參數(shù)對摩擦副的摩擦磨損性能的影響。首先,將傳動螺旋副簡化為平面接觸對模型,研究了在直線運動情況下,表面織構的減摩潤滑效果。發(fā)現(xiàn)在織構均勻排布的情況下,當織構表面積的面積占有率Sp增大時,上壁面的無量綱平均壓強值基本都增大。在同等織構面積占有率下,在所研究的織構參數(shù)范圍內,平行于運動方向的長度越長(X=5d),其上壁面的無量綱平均壓強值越大,也即可以使織構的流體動力潤滑效果越好。對于相同面積率下不同織構形狀的研究得出織構表面形狀為3/4圓環(huán)道、3/4正方環(huán)道、三角形、五邊形、V形和扇形的織構可以有更好的潤滑效果,且織構的深度越小,潤滑效果越好。對于有同一表面形狀的織構,改變織構的尺寸參數(shù)也可改變織構的潤滑效果,對于三角形織構,同等織構面積條件下,底小于高時的效果比底大于高時的效果好(當上壁面運動方向為從底到高時)。當織構為偏織構時,其潤滑效果相對于非偏織構較好。對于人形槽,當兩邊的寬度和頂部的寬度確定時,人字形的夾角越大,潤滑效果越好,在同等面積占有率下,人形槽兩邊的寬度越大則其潤滑效果越好。其次,研究了平面旋轉運動下表面織構的潤滑情況。研究發(fā)現(xiàn),對于平面旋轉運動,在不同面積占有率S和織構深度h下,等腰三角形、直角三角形(直角近內環(huán))、直角三角形(直角近外環(huán))、V形、五邊形織構相對于矩形、橢圓和圓形織構的流體動力潤滑效果較好,這與平面直線運動下的結果一致,可知推出在平面直線運動下得出的相關結論同樣適用于平面旋轉運動。在平面旋轉運動下,凹槽織構的研究中,螺旋槽、三角槽、直線槽織構相對于人形槽織構,其上壁面無量綱平均壓強值較大,螺旋槽、三角槽和直線槽的流體動力潤滑性能優(yōu)于人形槽。不管是螺旋槽、三角槽還是人形槽,當其在壓力入口處的寬度較大時,所得的上壁面無量綱壓強值較大。在平面旋轉運動下,凹槽織構所產(chǎn)生的上壁面無量綱平均壓強值明顯大于凹坑織構的。再次,通過環(huán)-環(huán)摩擦實驗研究了各種織構在相同載荷和轉速下的摩擦磨損情況�？疾炝烁鞣N織構形狀和面積率下摩擦系數(shù)與磨損率的大小,驗證了平面旋轉運動下數(shù)值模擬的正確性與可行性,從而可推導出在FLUENT中進行的數(shù)值模擬對實際工況下表面織構技術的應用是有一定指導和參考意義的。最后,由平面延伸到螺桿螺母接觸對的螺旋面。對于螺旋運動下凹坑的影響,在S=5%,初始膜厚h=0.0065mm時,在所研究的7種織構中,三角形織構和五邊形織構相對于矩形織構、橢圓形織構和圓形織構有較好的動力潤滑性能。而在同為三角形織構3種織構中,直角三角形(直角靠近內環(huán))織構相對于等腰三角形織構和直角三角形(直角靠近外環(huán))織構的動力潤滑效果較好,即沿著運動方向直角在靠近內環(huán)處時能產(chǎn)生更好的流體動力潤滑效果。以上規(guī)律與平面旋轉運動下得出的數(shù)值模擬規(guī)律是一致的,因而可推知在平面旋轉運動下得出的相關規(guī)律是適用于螺旋運動的。
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH117.1

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本文編號：1144755