【摘要】：行星滾柱絲杠作為一種新型的傳動機(jī)構(gòu),具有應(yīng)用范圍廣、機(jī)械性能優(yōu)異等特點(diǎn),受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注,針對行星滾柱絲杠的摩擦學(xué)問題,目前主要針對摩擦力矩的組成及影響因素進(jìn)行研究,但關(guān)于其潤滑方式的研究相對較少,對潤滑油的摩擦學(xué)性能的基礎(chǔ)研究不夠系統(tǒng),鑒于此,本文以行星滾柱絲杠為課題背景,對含納米顆粒潤滑油的摩擦學(xué)性能進(jìn)行研究,研究成果不單單可以應(yīng)用到行星滾柱絲杠上,同樣也可以應(yīng)用到其他機(jī)械傳動部件上。眾所周知,潤滑油中添加劑的性能及含量決定著潤滑油的優(yōu)劣,對機(jī)械的運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。所以找到合適的添加劑、提升添加劑的性能以及確定其最佳含量對潤滑油性能的提升有著重大的意義。本文選用了三種摩擦學(xué)性能較優(yōu)的納米材料,分別為石墨烯、納米ZnO、納米TiO_2,并根據(jù)行星滾柱絲杠的運(yùn)行工況進(jìn)行了摩擦學(xué)實(shí)驗(yàn)的參數(shù)設(shè)計(jì)。針對石墨烯的摩擦學(xué)性能進(jìn)行研究,以500SN礦物油作為基礎(chǔ)油,配制出不同濃度的石墨烯油樣,采用超聲震蕩的方法對其進(jìn)行分散,研究了石墨烯在潤滑油中的分散性問題,由于石墨烯是由石墨制備而來的兩者具有相似的片層結(jié)構(gòu),故以納米石墨作為參照,對比探究了添加濃度、載荷和速度條件對含納米顆粒潤滑油摩擦學(xué)性能的影響,繪制出摩擦系數(shù)-濃度、摩擦系數(shù)-載荷、摩擦系數(shù)-轉(zhuǎn)速等曲線,總結(jié)規(guī)律,突出石墨烯的特殊性能,并通過對鋼球的磨痕表面分析,總結(jié)石墨烯的摩擦學(xué)機(jī)理。針對納米ZnO與納米TiO_2的表面改性手段與摩擦學(xué)性能進(jìn)行研究,分別利用油酸、硬脂酸對納米ZnO和納米TiO_2進(jìn)行表面改性,并通過熱重分析、X射線衍射和傅里葉紅外光譜實(shí)驗(yàn)對改性后的納米顆粒進(jìn)行了表征,驗(yàn)證改性劑是以化學(xué)鍵的形式鏈接在了納米顆粒的表面上,對比改性前后納米顆粒在油基潤滑劑中的分散穩(wěn)定性,得出表面改性可以提高納米顆粒與油基潤滑劑的互溶性,利用四球摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行了大量的對比摩擦學(xué)試驗(yàn)分析了改性前后納米顆粒在不同工況下的適用條件,并通過能譜分析與掃描電鏡對改性納米顆粒油樣潤滑條件下鋼球磨痕表面進(jìn)行了分析,研究減摩抗磨機(jī)理。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH117;TB383.1
【圖文】：

柱絲杠最早的出現(xiàn)是在1992年瑞典人Strangren的專利中[2]，如圖1-1所示，其組成結(jié)構(gòu)包括滾柱、絲杠、螺母等，主要零件之間的接觸形式為點(diǎn)接觸，這種結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)尺寸小、承載能力大、接觸點(diǎn)多、使用壽命長及環(huán)境適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)[3]，已初步在機(jī)床、化工、航空航天等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用[4]。圖1-1 行星滾柱絲杠結(jié)構(gòu)示意圖國內(nèi)外關(guān)于行星滾柱絲杠摩擦學(xué)方面的研究均有不同程度的涉及，在 1996 年SKF 公司的 Pierrec C.Lemor 通過實(shí)驗(yàn)研究了行星滾柱絲杠副的失效機(jī)理與形式，并研究了行星滾柱絲杠副的傳動效率[2]。美國加州大學(xué)的 Steven A.Velinsk 等人[5]分析了理想工況和滑移工況下行星滾柱絲副傳動效率的異同。摩擦問題對行星滾柱絲杠的傳動效率具有重大影響，因此減小摩擦磨損、提升潤滑油性能對提升行星滾柱絲杠的傳動效率具有重要意義。國內(nèi)，早在 1992 年華中科技大學(xué)的靳謙忠教授

a) 單層石墨烯結(jié)構(gòu) b) 所有石墨烯的母體圖 1-2 石墨烯的結(jié)構(gòu)示意圖在國外研究中，Sundara Ramaprabhu 等人[19]成功的剝離氧化石墨制備出使用的技術(shù)為太陽能輻射聚焦技術(shù)。并將制備的石墨烯添加到基礎(chǔ)油中加石墨烯的基礎(chǔ)油的減摩性能相比基礎(chǔ)油提升了 80%。Sumant 等[20]利用大約2~3層的石墨烯沉積到鋼材表面上，并利用 CSM 測試其摩擦系數(shù)，，相比未沉積石墨烯的情況摩擦系數(shù)下降了 17%。Om P. Khatri 等人[21]探長鏈烷基修飾氧化石墨烯并將其還原的方法，研究結(jié)果表明，修飾后的潤滑油中的最優(yōu)添加濃度為 0.02mg/mL，有效的降低了摩擦磨損。Kim 等摩擦力顯微鏡探究了石墨烯片層的旋轉(zhuǎn)角度對摩擦性能的影響，對比實(shí)現(xiàn)，當(dāng)石墨烯的旋轉(zhuǎn)角度為 60°時，摩擦系數(shù)下降了大約 30%。Adolfo Sen[23]發(fā)現(xiàn)要想解決石墨烯的分散性問題，添加分散劑要比對石墨烯進(jìn)行表加常用且效果更加明顯。Sandoz-Rosado 等人[24]通過分子動力學(xué)模擬探究作為固體潤滑劑的摩擦與潤滑機(jī)理。在國內(nèi)研究中，南京理工大學(xué)張永康[25]研究將氧化石墨烯通過肼還原法

TiO2結(jié)構(gòu)

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2789026