【摘要】：線接觸副能夠承受比點(diǎn)接觸更大的載荷,因此在工程中得到廣泛地應(yīng)用。這些線接觸副通常工作在潤滑條件下,其壓力分布、膜厚及膜形對(duì)機(jī)器零部件的性能和壽命有很大影響。目前綜合考慮各種效應(yīng)的現(xiàn)代彈流潤滑理論已經(jīng)基本形成,并在進(jìn)一步完善的基礎(chǔ)上向更接近實(shí)際工況的方向發(fā)展。但是有限長線接觸副光彈流的實(shí)驗(yàn)研究還是很少,而相關(guān)的非穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn)研究至今尚未見報(bào)導(dǎo)。為了如實(shí)地考察工程中機(jī)械零件的潤滑狀況,本文對(duì)非穩(wěn)態(tài)(擺動(dòng)工況)有限長線接觸副的彈流特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。 一、根據(jù)光干涉原理,綜合分析了影響線接觸光彈流實(shí)驗(yàn)的各種因素,采用新的設(shè)計(jì)方法,將試驗(yàn)機(jī)由經(jīng)典的旋轉(zhuǎn)方式改變成沿直線運(yùn)動(dòng)的方式,基本上消除了透明材料所受到的彎矩作用,克服了試驗(yàn)機(jī)難以承受重載的缺點(diǎn),實(shí)驗(yàn)最大載荷量為2450 N、最大接觸壓力為0.92 GPa。研制出一套非穩(wěn)態(tài)(擺動(dòng))線接觸純滾動(dòng)光彈流實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)滾子由兩浮動(dòng)陪試滾子支承,實(shí)現(xiàn)了純滾動(dòng)且有利于加載;驅(qū)動(dòng)部分為曲柄滑塊機(jī)構(gòu),實(shí)驗(yàn)滾子卷吸速度呈近似正弦規(guī)律變化;往復(fù)擺動(dòng)頻率由電機(jī)控制。實(shí)驗(yàn)裝置的光源采用氙氣冷光源,前端加一個(gè)中心波長為600 nm的窄帶濾光片,成為準(zhǔn)單色光;兩純滾動(dòng)接觸體之間的干涉條紋通過顯微鏡由CCD拍攝,再由磁帶錄像系統(tǒng)采集。 二、在新研制出的光彈流實(shí)驗(yàn)裝置上對(duì)對(duì)數(shù)凸度滾子開展了實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究。包括:①相同潤滑劑、相同載荷、不同擺動(dòng)頻率;②相同潤滑劑、相同擺動(dòng)頻率、不同載荷;③相同擺動(dòng)頻率、相同載荷、不同潤滑劑。實(shí)驗(yàn)表明:滾子的出口區(qū)有頸縮;潤滑劑粘度、載荷、擺動(dòng)頻率等因素都對(duì)有限長線接觸滾子的彈流特性有一定的影響,其中影響最大的為擺動(dòng)頻率,主要還是因?yàn)榫砦俣鹊挠绊憽?三、對(duì)重載工況下的成膜性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。所使用的透明材料為K9玻璃,實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)當(dāng)最大接觸壓力為1.0 GPa時(shí)玻璃表面有壓潰現(xiàn)象,因此重載實(shí)驗(yàn)的最大接觸壓力是在小于1.0 GPa下進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)表明:重載工況下滾子的端部有″邊緣效應(yīng)″和″閉合效應(yīng)″,載荷越重越明顯,滾子端部的油膜厚度比中部出口區(qū)油膜厚度還要小很多。 四、運(yùn)用課題組已有的多重網(wǎng)格數(shù)值分析技術(shù)進(jìn)行理論分析,結(jié)果表明:理論計(jì)算值要大于實(shí)驗(yàn)測量值,理論計(jì)算未能反映滾子中部出口區(qū)的頸縮;但兩者在膜厚隨速度的變化、閉合效應(yīng)以及膜厚建立的滯后方面都是一致的。 五、基于靜彈性理論,應(yīng)用數(shù)值計(jì)算方法,研究開發(fā)了一套可視化的對(duì)數(shù)滾子凸度設(shè)計(jì)的應(yīng)用軟件,并成功用于十字萬向節(jié)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中。經(jīng)產(chǎn)品的疲勞壽命實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明該軟件在工程上有一定的實(shí)用價(jià)值。 研究工作有助于線接觸光彈流實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步開展與完善,有助于認(rèn)識(shí)有限長線接觸彈流潤滑機(jī)理和特性的各種影響因素,可為線接觸副的工程優(yōu)化設(shè)計(jì)及其性能分析提供良好的基礎(chǔ)。
【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】：2010
【分類號(hào)】：TH117.2
【圖文】：

零件的工作性能和提高使用產(chǎn)生重大的影響。在點(diǎn)、線高副接觸中，由于線接觸能夠承受更大的載荷，因而在工程中受到廣泛應(yīng)用，例如在滾子類滾動(dòng)軸承和相互嚙合的齒輪之間，如圖1-1所示。(a)滾子類滾動(dòng)軸承 (b)齒輪嚙合圖1-1 線接觸副在工程中的應(yīng)用確定潤滑接觸區(qū)中的油膜厚度及其幾何形態(tài)是摩擦學(xué)研究最為重要的問題之一，因?yàn)樗鼪Q定著一對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)材料表面的接近程度以及它們之間的接觸應(yīng)力

觸彈流；實(shí)驗(yàn)結(jié)果給出了油膜形狀和油膜厚度極為詳實(shí)的信息，顯示了滾子端部修形與否對(duì)彈流油膜特性的影響，尤其是滾子端部的油膜厚度遠(yuǎn)比滾子中部出口處的小，對(duì)于滾子端部的油膜厚度和形狀影響都很大，如圖1-2所示。直母線滾子 修形滾子圖 1-2 線接觸油膜形狀[63]Wymer等的工作揭示了有限長線接觸彈流有許多個(gè)性問題需要進(jìn)行探索，為進(jìn)一步開展這項(xiàng)研究工作奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)也是彈流光干涉實(shí)驗(yàn)技術(shù)的一次重大突破。由于當(dāng)時(shí)修形輪廓實(shí)際使用還比較少，加工還相當(dāng)困難。他們沒有就不同

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)會(huì)議論文 前1條

1 王鵬;劉曉玲;宋大同;王召巖;;滾子副急停過程的彈流潤滑問題研究[A];第十一屆全國摩擦學(xué)大會(huì)論文集[C];2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 宋大同;動(dòng)態(tài)條件下圓柱滾子軸承的潤滑性能分析[D];青島理工大學(xué);2013年

2 孫小龍;非穩(wěn)態(tài)條件下潤滑狀態(tài)實(shí)驗(yàn)研究[D];大連海事大學(xué);2014年

3 劉f:麗;表面微點(diǎn)蝕及表面粗糙度對(duì)圓錐滾子熱彈流潤滑的影響研究[D];青島理工大學(xué);2014年

本文編號(hào)：2723852