【摘要】：本論文針對(duì)滾子摩擦副,選擇實(shí)際應(yīng)用中常見(jiàn)的彈流潤(rùn)滑問(wèn)題為切入點(diǎn),研究考慮粗糙度因素的滾子摩擦副在不同潤(rùn)滑狀態(tài)以及不同潤(rùn)滑介質(zhì)下的摩擦學(xué)性能,以期建立提高滾子摩擦副產(chǎn)品使用壽命的設(shè)計(jì)方法。論文的主要工作是建立考慮表面粗糙度以及邊界膜性質(zhì)的滾子摩擦副彈流潤(rùn)滑模型,利用此模型對(duì)滾子摩擦副中常見(jiàn)的膠合失效、疲勞壽命以及輪廓設(shè)計(jì)等問(wèn)題進(jìn)行深入探討;并對(duì)滾子摩擦副中普遍采用的脂潤(rùn)滑進(jìn)行不同工況下成膜機(jī)理的初步研究。首先,高速重載時(shí),滾子摩擦副通常選用油潤(rùn)滑,并且摩擦副大多處于混合潤(rùn)滑狀態(tài),此時(shí)為了較為準(zhǔn)確地評(píng)估摩擦副的接觸潤(rùn)滑性能,建立了滾子摩擦副的混合潤(rùn)滑模型,此模型耦合了粗糙峰的彈塑性變形以及邊界膜的性質(zhì),通過(guò)該模型能夠定性的給出運(yùn)轉(zhuǎn)條件的極限工況。工作主要包括三部分:第一,對(duì)所建立的滾子摩擦副混合潤(rùn)滑模型進(jìn)行驗(yàn)證,并對(duì)工況條件、材料特性等進(jìn)行參數(shù)化分析,研究表明增大表面粗糙度、提高表面硬度、增大滑滾比以及化學(xué)反應(yīng)膜的摩擦系數(shù),均會(huì)降低滾子摩擦副抗膠合能力,當(dāng)采用高硬度材料時(shí),需要考慮降低材料的摩擦系數(shù)來(lái)提高抗膠合能力;第二,將此混合潤(rùn)滑模型與滾子軸承的擬靜力學(xué)模型以及疲勞壽命模型相耦合,分析了考慮潤(rùn)滑因素時(shí)套圈偏斜對(duì)滾子軸承疲勞壽命的影響,研究表明隨著偏斜角的增加,滾子軸承的疲勞壽命急劇下降,通過(guò)凸度設(shè)計(jì),可以改善偏斜角對(duì)疲勞壽命的影響;第三,針對(duì)滾子摩擦副工程應(yīng)用中普遍存在的輪廓設(shè)計(jì)問(wèn)題,通過(guò)大量數(shù)據(jù)模擬擬合了滾子摩擦副中心油膜厚度公式以及最優(yōu)修形系數(shù)公式,提出了直接采用此公式進(jìn)行滾子摩擦副輪廓設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)方法。其次,針對(duì)低中速工況下普遍使用的脂潤(rùn)滑,利用課題組開(kāi)發(fā)的擺動(dòng)式線接觸光彈流試驗(yàn)機(jī)和旋轉(zhuǎn)式多滾子線接觸光彈流試驗(yàn)機(jī),系統(tǒng)研究了潤(rùn)滑脂在低速富脂以及中速乏脂工況下的成膜特性。研究表明在低速工況下,潤(rùn)滑脂的皂化劑成分以及含量對(duì)滾子摩擦副成膜性能有顯著影響,并且不同于點(diǎn)接觸,因試驗(yàn)滾針中部與端部由于接觸應(yīng)力大小以及分布的差異,會(huì)造成接觸中部堆積大量的皂化劑纖維,而對(duì)數(shù)輪廓修形滾針因增加了接觸區(qū)域中部軸向的壓力梯度,從而有效地減少了接觸區(qū)域中部的皂化劑纖維堆積;而在中速時(shí),隨著運(yùn)轉(zhuǎn)速度的增加、基礎(chǔ)油粘度的提高以及補(bǔ)油時(shí)間的減小,滾子摩擦副的乏油現(xiàn)象加劇,并且由于滾針接觸具有大長(zhǎng)徑比的特點(diǎn),潤(rùn)滑脂被排開(kāi)后不能及時(shí)回流到接觸區(qū)域中部,導(dǎo)致中部油膜厚度低于端部油膜厚度,因此出現(xiàn)了中部乏油、端部富油的情況。本文研究結(jié)果為滾子摩擦副產(chǎn)品的摩擦學(xué)性能評(píng)估提供了新的理論分析模型和簡(jiǎn)化的滾子輪廓優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,有助于從提高滾子摩擦副產(chǎn)品的壽命和可靠性角度進(jìn)行滾子摩擦副產(chǎn)品的幾何尺寸設(shè)計(jì)以及潤(rùn)滑劑選擇。
【圖文】：

有限長(zhǎng)線接觸彈流理論的發(fā)展已成為提高滾子摩擦副產(chǎn)品性能不可或缺的逡逑一部分，受到了越來(lái)越多的關(guān)注。目前，有限長(zhǎng)線接觸彈流理論的研宄己經(jīng)從考逡逑慮簡(jiǎn)單單一因素發(fā)展到考慮多因素的耦合作用，以及更注重于工程應(yīng)用。圖１．１逡逑給出了近年來(lái)有限長(zhǎng)線接觸副彈流理論主要研宄方向，包括考慮表面形貌的影逡逑Ｉ逡逑

圖１．４常見(jiàn)的滾子修形方式逡逑子摩擦副脂潤(rùn)滑研究意義逡逑脂具有易存儲(chǔ)的特點(diǎn)，是目前使用最為廣泛的潤(rùn)滑材料之一。的滾動(dòng)軸承使用脂潤(rùn)滑。潤(rùn)滑脂由于獨(dú)特的流變性能，使得油不相似，其主要取決于皂化劑的成分、基礎(chǔ)油的粘度、潤(rùn)d0工況條件等。通常，，潤(rùn)滑脂在實(shí)際使用過(guò)程中，可以分為兩溢出階段，如圖１．５所示。勻脂階段是指新添加的潤(rùn)滑脂在運(yùn)布，表現(xiàn)為宏觀的脂的流動(dòng)。一段時(shí)間后大部分潤(rùn)滑脂被推至４逡逑
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH117

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2677487