發(fā)布時間：2023-10-22 13:01

　　本文以高溫環(huán)境圓錐滾子軸承的固體膜潤滑設(shè)計為背景,研究軸承鋼表面的金屬氮化物潤滑薄膜在熱-力載荷聯(lián)合作用下的界面力學(xué)機制、摩擦學(xué)行為和磨損機理,為高溫重載等苛刻環(huán)境服役的機械零部件固體膜潤滑設(shè)計提供理論依據(jù)。為了分析高溫環(huán)境下摩擦系數(shù)變化對圓錐滾子軸承摩擦特性的影響,建立了固體薄膜潤滑圓錐滾子軸承的摩擦力矩計算分析模型。在該模型中著重考慮了較大端面滑動摩擦所引起的滾動體歪斜效應(yīng)對軸承內(nèi)部力載分配特性和軸承摩擦力矩的影響,得到了固體膜潤滑圓錐滾子軸承內(nèi)部接觸上的載荷、相對滑動速度,進一步提煉出根據(jù)軸承內(nèi)接觸副上摩擦系數(shù)選取保持架兜孔間隙的方法。為了探索熱-力載荷聯(lián)合作用下固體潤滑膜層的表界面應(yīng)力水平,建立了膜基系統(tǒng)在接觸力載和摩擦熱載聯(lián)合作用下的界面力學(xué)分析模型。采用基于位勢原理的鏡像法,獲得了膜基系統(tǒng)關(guān)于表面法向力載、切向力載以及摩擦熱載的格林函數(shù)解析式,以半解析的形式給出了力-熱聯(lián)合載荷作用下膜基系統(tǒng)接觸問題的解。膜基系統(tǒng)的熱彈性界面力學(xué)分析能夠提供表面、界面等關(guān)鍵位置處的應(yīng)力分布、溫升分布等多種摩擦學(xué)設(shè)計所需信息。為了研究膜基系統(tǒng)的高溫極限承載能力和潤滑膜層的高溫摩擦特性,發(fā)展了適...

【文章頁數(shù)】：149 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究目的和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 滾動軸承的高溫固體潤滑材料
        1.2.2 膜基系統(tǒng)熱彈性接觸力學(xué)分析
        1.2.3 膜基系統(tǒng)高溫承載能力和磨損行為的試驗研究
        1.2.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析總結(jié)
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 考慮滾動體歪斜效應(yīng)的干摩擦圓錐滾子軸承摩擦分析
    2.1 引言
    2.2 考慮滾動體歪斜的圓錐滾子軸承摩擦力矩模型
        2.2.1 滾動體運轉(zhuǎn)歪斜對滾道接觸變形量的影響
        2.2.2 歪斜滾動體的受力平衡分析
        2.2.3 干摩擦圓錐滾子軸承的摩擦力矩分析
    2.3 滾動體歪斜效應(yīng)對圓錐滾子軸承摩擦力矩的影響分析
        2.3.1 摩擦系數(shù)對軸承摩擦力矩的影響
        2.3.2 保持架兜孔間隙對軸承摩擦力矩的影響
        2.3.3 基于摩擦系數(shù)的保持架兜孔間隙優(yōu)化選取
    2.4 本章小結(jié)
第3章 膜基系統(tǒng)熱彈性接觸問題的半解析方法研究
    3.1 引言
    3.2 熱彈性點接觸問題的余能原理
    3.3 基于鏡像點法的膜基系統(tǒng)格林函數(shù)
        3.3.1 關(guān)于表面法向點載荷的格林函數(shù)
        3.3.2 關(guān)于表面切向點載荷的格林函數(shù)
        3.3.3 關(guān)于表面點熱源的格林函數(shù)
    3.4 膜基系統(tǒng)熱彈性接觸問題的求解流程
    3.5 膜基系統(tǒng)熱彈性接觸模型的驗證
    3.6 基于熱彈性接觸分析的膜基系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計
        3.6.1 膜層材料的優(yōu)選
        3.6.2 膜層厚度優(yōu)化設(shè)計
        3.6.3 膜層與基體熱彈性參數(shù)比的優(yōu)化設(shè)計
    3.7 本章小結(jié)
第4章 金屬氮化物膜層-M50鋼系統(tǒng)的高溫承載特性研究
    4.1 引言
    4.2 試驗流程
        4.2.1 試樣制備
        4.2.2 高溫壓痕/劃痕試驗裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計
        4.2.3 高溫壓痕/劃痕試驗流程
    4.3 膜基系統(tǒng)的高溫彈塑性屬性參數(shù)研究
        4.3.1 單一材料半空間彈塑性屬性參數(shù)的無量綱分析方法
        4.3.2 膜基系統(tǒng)的壓痕分析方法
        4.3.3 金屬氮化物和M50鋼的高溫彈塑性屬性參數(shù)
    4.4 CrN膜層-M50鋼系統(tǒng)的高溫極限承載性能研究
        4.4.1 CrN膜層-M50鋼膜基系統(tǒng)的高溫劃痕試驗結(jié)果
        4.4.2 CrN膜層-M50鋼系統(tǒng)劃痕失效的主導(dǎo)應(yīng)力分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 金屬氮化物膜層的高溫摩擦特性及磨損行為研究
    5.1 引言
    5.2 金屬氮化物膜層-M50鋼系統(tǒng)的高溫摩擦特性
        5.2.1 TiN膜層的摩擦特性隨載荷和溫度的轉(zhuǎn)變
        5.2.2 CrN膜層的摩擦特性隨載荷和溫度的轉(zhuǎn)變
        5.2.3 CrN膜層摩擦特性隨載荷和溫度轉(zhuǎn)變的致因分析
    5.3 CrN膜層-M50鋼系統(tǒng)的高溫重載磨損特性
        5.3.1 常溫與高溫下重載微磨損行為比較
        5.3.2 循環(huán)重載作用下的界面應(yīng)力分析
    5.4 本章小結(jié)
第6章 薄膜潤滑圓錐滾子軸承的高溫試驗研究
    6.1 引言
    6.2 基于界面力學(xué)分析的軸承固體薄膜潤滑設(shè)計
    6.3 高溫臺架試驗考核
        6.3.1 圓錐滾子軸承高溫運轉(zhuǎn)性能測試裝置
        6.3.2 圓錐滾子軸承高溫運轉(zhuǎn)性能考核試驗結(jié)果
    6.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個人簡歷



本文編號：3856568