【摘要】： 航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料輸送泵的支撐軸承直接工作在燃料介質(zhì)中,軸承的工作性能受到燃料介質(zhì)的直接影響。隨著航空航天工業(yè)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的要求逐步提高,燃料輸送泵的工作轉(zhuǎn)速和載荷也不斷增大,對(duì)軸承性能提出了更高的要求,本文針對(duì)RP-3燃料介質(zhì)中工作的高速重載陶瓷球軸承開(kāi)展了研究,為實(shí)際應(yīng)用提供了理論依據(jù)。 軸承接觸配副的摩擦性能與工作介質(zhì)在摩擦副表面的潤(rùn)濕性能相關(guān)。為獲得陶瓷軸承中各元件與燃料介質(zhì)的潤(rùn)濕性能,選用去離子水、丙三醇、甲酰胺三種已知性能參數(shù)的檢測(cè)試劑,分別測(cè)量了三種液體在陶瓷和軸承鋼表面的接觸角,利用Young方程和表面自由能估算理論計(jì)算了Si3N4和Cr4Mo4V的表面自由能,同時(shí)考察了在Cr4Mo4V表面離子注入與沉積N+、DLC、TiC三種表面改性方式對(duì)其表面自由能的影響,然后測(cè)量了RP-3燃料對(duì)陶瓷和軸承鋼表面的潤(rùn)濕特性。結(jié)果表明表面自由能的高低順序依次為Si3N4、注入TiC軸承鋼、注入DLC軸承鋼、未處理軸承鋼和注入N+軸承鋼。RP-3燃料潤(rùn)濕性能好壞依次為未處理軸承鋼、注入N+軸承鋼、注入DLC軸承鋼、注入TiC軸承鋼。 利用球盤(pán)式摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)測(cè)試了Si3N4 /Cr4Mo4V配副在干摩擦和RP-3燃油中的摩擦磨損性能,并考察了軸承鋼表面改性后對(duì)配副摩擦磨損性能的影響。表面改性后,在干摩擦條件下,配副的摩擦系數(shù)、耐磨性都明顯得到改善,改善程度依次為注入TiC、DLC、N+。在燃油中,各個(gè)配副的摩擦系數(shù)變化趨勢(shì)與燃油在其表面的潤(rùn)濕性能變化趨勢(shì)基本一致,且比干摩擦條件下有很大的降低;從磨損形貌上看,注入DLC的改性層試樣磨損較輕,而注入TiC的改性層發(fā)生了大片的脫落,注入N+的改性層與未處理試樣磨損機(jī)理基本一致。 用ANSYS有限元分析軟件對(duì)Si3N4 /Cr4Mo4V球盤(pán)接觸副的接觸應(yīng)力進(jìn)行了數(shù)值模擬,并且分析了Cr4Mo4V表面改性層對(duì)接觸應(yīng)力的影響。分別以未改性軸承產(chǎn)生最大接觸應(yīng)力2.2GPa、2.5GPa、2.8GPa和3.2GPa所施加的載荷為基準(zhǔn),比較了改性前后的應(yīng)力分布,以及最大等效應(yīng)力的變化。結(jié)果表明Cr4Mo4V注入DLC后,最大接觸應(yīng)力減小約12%;注入TiC后,最大接觸應(yīng)力微量減小。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文后試樣經(jīng)HXS-1000AK型顯微硬度測(cè)量?jī)x，，采用多點(diǎn)測(cè)量取平面硬度值為HV7240.025。表面粗糙度采用JB—4C精密粗糙度測(cè)粗糙度Ra0.05~0.07μm，如圖 2-2 所示。Si3N4陶瓷半球試樣Mo4V相同的工藝，只是未進(jìn)行離子注入處理，加工后的Si3NRa0.07~0.09μm，如圖 2-3 所示。對(duì)Cr4Mo4V軸承鋼試樣分C、TiC離子注入處理，注入前用Ar+濺射清洗 30 分鐘，注入。

Mo4V相同的工藝，只是未進(jìn)行離子注入處理，加工后的Si3NRa0.07~0.09μm，如圖 2-3 所示。對(duì)Cr4Mo4V軸承鋼試樣分C、TiC離子注入處理，注入前用Ar+濺射清洗 30 分鐘，注入。Fig. 2-2 Measurement results of surface roughness of Cr4Mo4V圖 2-2 Cr4Mo4V 表面粗糙度測(cè)量結(jié)果
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類(lèi)號(hào)】：TH133.33

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