本文選題：粉末潤(rùn)滑　切入點(diǎn)：摩擦非線性　出處：《合肥工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：摩擦非線性是工程實(shí)踐中普遍存在的一種復(fù)雜且具有不確定性的摩擦學(xué)現(xiàn)象,其已成為提高伺服系統(tǒng)性能和極端條件制造零件質(zhì)量的嚴(yán)重障礙。粉末顆粒以其良好的潤(rùn)滑性能和承載能力,以及對(duì)極端工況的適應(yīng)性,被廣泛地用于諸多領(lǐng)域研究。本文將粉末顆粒引入摩擦界面,利用UMT-2摩擦磨損測(cè)試儀,并結(jié)合了多種觀察和分析技術(shù),對(duì)粉末潤(rùn)滑界面的摩擦非線性問(wèn)題開(kāi)展深入研究,并對(duì)粉末潤(rùn)滑下摩擦誤差補(bǔ)償進(jìn)行初步探索。首先,本文進(jìn)行了一系列的摩擦非線性對(duì)比試驗(yàn),通過(guò)改變潤(rùn)滑方式(干摩擦、油潤(rùn)滑及粉末潤(rùn)滑)、油潤(rùn)滑下顆粒硬度、油潤(rùn)滑下顆粒粒徑等條件,研究其對(duì)摩擦非線性影響,結(jié)果表明:相比干摩擦,油潤(rùn)滑和粉末潤(rùn)滑都明顯減弱了摩擦非線性問(wèn)題;在油潤(rùn)滑下,當(dāng)摩擦界面存在較大粒徑顆�；蜉^硬顆粒時(shí),均會(huì)增強(qiáng)摩擦非線性問(wèn)題。其次,著重開(kāi)展了一系列粉末潤(rùn)滑界面的摩擦非線性試驗(yàn),通過(guò)改變接觸載荷、轉(zhuǎn)速、粉末層厚度及原始表面粗糙程度等參數(shù),結(jié)合試驗(yàn)后對(duì)摩擦系數(shù)非線性波動(dòng)程度、邊界層表面典型的微觀形態(tài)及三維形貌參數(shù)等信息的分析,對(duì)粉末潤(rùn)滑界面的摩擦非線性機(jī)理進(jìn)行深入研究。結(jié)論:在一定情況下,較大的接觸載荷、相對(duì)速度及粉末層厚度有利于形成致密的邊界層,可以提高潤(rùn)滑性能,減弱摩擦非線性問(wèn)題。而過(guò)大的載荷和速度會(huì)加快粉末層破壞,以及粉末層過(guò)厚會(huì)使形成的粉末層脆性變大,上述條件下的表面粗糙度值均較大,潤(rùn)滑能力較差,摩擦非線性較嚴(yán)重。此外,根據(jù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境,合理地選擇、使用粉末潤(rùn)滑劑可以降低摩擦非線性。最后,針對(duì)粉末潤(rùn)滑下摩擦誤差補(bǔ)償模型進(jìn)行了初步研究,以較為公認(rèn)的經(jīng)典摩擦補(bǔ)償模型--Stribeck(指數(shù))模型為研究對(duì)象,基于最小二乘法原理,對(duì)粉末潤(rùn)滑下該模型的參數(shù)進(jìn)行擬合,并對(duì)獲得的粉末潤(rùn)滑下Stribeck曲線機(jī)理作了簡(jiǎn)要分析。同時(shí),將擬合得到的參數(shù)導(dǎo)入LuGre模型,由Simulink仿真結(jié)果可知,較大的速度、剛度系數(shù)和粘性阻尼系數(shù)對(duì)摩擦力非線性變化均有顯著的影響。
[Abstract]:Friction nonlinearity is a complex and uncertain tribological phenomenon in engineering practice. It has become a serious obstacle to improve the performance of servo system and the quality of parts manufactured under extreme conditions. It is widely used in many fields. In this paper, the powder particles are introduced into the friction interface, and the friction and wear nonlinearity of powder lubricating interface is studied by using UMT-2 friction and wear tester, combined with a variety of observation and analysis techniques. At first, a series of nonlinear friction contrast tests are carried out. By changing the lubrication methods (dry friction, oil lubrication and powder lubrication, the hardness of particles under oil lubrication, and the hardness of particles under oil lubrication, the paper makes a preliminary study of friction error compensation under powder lubrication. The effects of particle size on friction nonlinearity under oil lubrication are studied. The results show that oil lubrication and powder lubrication obviously weaken the nonlinear friction problem compared with dry friction. When there are larger particles or harder particles in the friction interface, the friction nonlinearity will be enhanced. Secondly, a series of nonlinear friction tests of powder lubricating interface are carried out, by changing the contact load, rotating speed, The parameters such as the thickness of the powder layer and the roughness of the original surface are analyzed in combination with the nonlinear fluctuation degree of friction coefficient, the typical microscopic morphology of the boundary layer surface and the parameters of 3D morphology, etc. The nonlinear friction mechanism of powder lubrication interface is studied in depth. Conclusion: under certain conditions, larger contact load, relative velocity and thickness of powder layer are favorable for forming dense boundary layer, which can improve lubrication performance. Under the above conditions, the surface roughness value of the powder layer is larger and the lubricating ability is poor, and the powder layer is too thick to increase the brittleness of the powder layer, and the load and velocity of the powder layer will accelerate the damage of the powder layer and the brittleness of the powder layer will be increased under the above conditions. The friction nonlinearity is more serious. In addition, according to the practical application environment and reasonable selection, the friction nonlinearity can be reduced by using powder lubricant. Finally, the friction error compensation model under powder lubrication is studied preliminarily. Taking the classical friction compensation model known as Stribeck (exponential) model as the research object, the parameters of the model under powder lubrication are fitted based on the principle of least square method. The mechanism of the obtained Stribeck curve under powder lubrication is briefly analyzed. At the same time, the fitting parameters are imported into the LuGre model, and the results of Simulink simulation show that the velocity is large. The stiffness coefficient and viscous damping coefficient have significant influence on the nonlinear variation of friction force.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TH117

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本文編號(hào)：1681702