外加電壓引起水溶液中陶瓷/金屬摩擦副摩擦系數(shù)變化的電控摩擦現(xiàn)象是近年來發(fā)現(xiàn)并引起關(guān)注的一個摩擦學問題。為搞清電控摩擦的機理,本文首先詳細實驗考察了不同條件下摩擦系數(shù)隨外加電壓的變化及其響應速度,然后使用電化學和顯微拉曼分析等手段對電控摩擦的可能機理進行了實驗研究,最后以電極過程動力學和吸附機理為基礎(chǔ),建立了電控摩擦的定量分析模型,并嘗試將電控摩擦技術(shù)應用于摩擦離合器中。對電控摩擦現(xiàn)象的研究結(jié)果表明,潤滑液的種類和濃度等因素主要通過改變?nèi)芤弘娏鞯耐緩絹碛绊戨娍啬Σ连F(xiàn)象。 對電控摩擦的響應特性研究結(jié)果表明,隨著溶液的選用與電極布置方式的進步,摩擦系數(shù)隨外電壓上升而增大的響應時間可降低到0.5秒以下,隨外電壓下降而恢復的響應時間可降低到2秒以下。 通過選用電化學中的循環(huán)伏安法研究金屬表面在摩擦系數(shù)變化過程中的電化學反應,用恒電極電勢法研究摩擦系數(shù)與電極電勢之間的關(guān)系,以及使用顯微共焦拉曼光譜分析金屬表面在通斷電過程和不同電壓時的電化學反應和有機離子吸脫附變化,結(jié)果表明電控摩擦現(xiàn)象是金屬表面析氫反應和有機離子吸脫附共同作用的結(jié)果。應用電極過程動力學知識分析電控摩擦過程中金屬表面的電化學反應,應...

【文章頁數(shù)】：194 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 問題的提出
    1.3 滑動摩擦理論
        1.3.1 機械嚙合理論
        1.3.2 分子作用理論
        1.3.3 粘著理論
        1.3.4 摩擦二項式定律
    1.4 摩擦電現(xiàn)象及機理研究
        1.4.1 自生電勢機理
        1.4.2 表面轉(zhuǎn)移膜理論
        1.4.3 靜電力作用理論
        1.4.4 電粘效應
        1.4.5 物理吸附膜理論
        1.4.6 化學吸附膜理論
        1.4.7 化學反應膜理論
        1.4.8 電化學雙電層影響
    1.5 陶瓷水潤滑
    1.6 吸附機理及邊界潤滑簡介
        1.6.1 吸附機理及計算
        1.6.2 邊界潤滑
    1.7 電化學研究方法及模型
    1.8 本課題的意義及論文的主要內(nèi)容
        1.8.1 課題的意義
        1.8.2 論文的主要內(nèi)容
第2章 試驗裝置及步驟
    2.1 概述
    2.2 改裝的Falex 電控摩擦實驗臺
        2.2.1 Falex 通用摩擦磨損試驗機簡介
        2.2.2 改裝的Falex 電控摩擦實驗臺簡介
        2.2.3 摩擦副材料
        2.2.4 輔助電極布置方式
        2.2.5 潤滑液
        2.2.6 電壓的施加方式
        2.2.7 測試系統(tǒng)及標定
        2.2.8 實驗方法及步驟
    2.3 響應測試實驗臺
        2.3.1 響應測試實驗臺的結(jié)構(gòu)
        2.3.2 響應測試實驗臺的標定
        2.3.3 系統(tǒng)響應時間分析
        2.3.4 響應實驗方法及步驟
    2.4 本章小結(jié)
第3章 電控摩擦的影響因素
    3.1 概述
    3.2 單次實驗的數(shù)據(jù)處理方法及處理結(jié)果
    3.3 潤滑液對電控摩擦的影響
        3.3.1 無長鏈有機離子基團潤滑液的電控摩擦現(xiàn)象
        3.3.2 不同鏈長相同親水基潤滑液的電控摩擦現(xiàn)象
        3.3.3 含硬脂酸根潤滑液的電控摩擦現(xiàn)象
        3.3.4 同鏈長不同親水基潤滑液的電控摩擦現(xiàn)象
    3.4 濃度對電控摩擦現(xiàn)象的影響
    3.5 溶液摻雜對電控摩擦現(xiàn)象的影響
        3.5.1 強酸鹽摻雜強溶解表面活性劑
        3.5.2 強酸鹽摻雜弱溶解表面活性劑
        3.5.3 弱酸鹽摻雜弱溶解表面活性劑
    3.6 輸入軸轉(zhuǎn)動速度對電控摩擦現(xiàn)象的影響
    3.7 摩擦副接觸點對電控摩擦現(xiàn)象的影響
    3.8 摩擦副的影響
    3.9 本章小結(jié)
第4章 電控摩擦的響應研究
    4.1 概述
    4.2 單次響應測試實驗的數(shù)據(jù)處理方法和結(jié)果
    4.3 水基溶液對電控摩擦響應的影響
        4.3.1 不同水基溶液中的電控摩擦系數(shù)
        4.3.2 不同水基溶液中的電控摩擦響應時間
    4.4 溶液濃度對電控摩擦響應的影響
        4.4.1 不同濃度下的電控摩擦系數(shù)
        4.4.2 不同濃度下的電控摩擦響應時間
    4.5 轉(zhuǎn)動（攪拌）速度對電控摩擦響應的影響
        4.5.1 不同速度下的電控摩擦系數(shù)
        4.5.2 不同速度下的電控摩擦響應時間
    4.6 摩擦副材料對電控摩擦響應的影響
        4.6.1 不銹鋼/氮化硅摩擦副的摩擦系數(shù)
        4.6.2 不銹鋼/氮化硅摩擦副的響應時間
    4.7 本章小結(jié)
第5章 電控摩擦機理的實驗研究
    5.1 概述
    5.2 金屬表面電化學研究
        5.2.1 循環(huán)伏安法簡介
        5.2.2 循環(huán)伏安法實驗
            5.2.1.1 靜態(tài)循環(huán)伏安法
            5.2.1.2 與Falex 相結(jié)合的循環(huán)伏安法摩擦實驗
            5.2.1.3 其他幾種溶液的循環(huán)伏安法摩擦實驗
        5.2.3 電極電勢與摩擦系數(shù)的關(guān)系
    5.3 金屬電極/溶液界面分析
        5.3.1 基本物質(zhì)拉曼圖譜
        5.3.2 通斷電過程中金屬表面拉曼圖譜
        5.3.3 不同電壓下的金屬表面拉曼圖譜
        5.3.4 時間效應
        5.3.5 鐵基金屬的拉曼實驗
    5.4 電控摩擦機理綜述
    5.5 本章小結(jié)
第6章 電控摩擦的的機理分析
    6.1 概述
    6.2 電控摩擦機理綜述
        6.2.1 金屬/溶液界面分析
            6.2.1.1 金屬/溶液界面理論
            6.2.1.2 電控摩擦金屬/溶液界面
        6.2.2 電控摩擦模型
    6.3 電控摩擦電化學部分模型
        6.3.1 電極電勢與溶液電流關(guān)系
            6.3.1.1 氫析出機理簡介
            6.3.1.2 表面電化學反應控制步驟的確定
            6.3.1.3 氫析出反應機理的驗證
        6.3.2 溶液電流與外電壓的關(guān)系
            6.3.2.1 雙電極體系和三電極體系中各電壓之間的關(guān)系
            6.3.2.2 外電壓和溶液電流之間的關(guān)系
            6.3.2.3 溶液電阻的影響
        6.3.3 溶液電流與析氫反應表面覆蓋度之間的關(guān)系
            6.3.3.1 氫氧根離子對摩擦系數(shù)的影響
            6.3.3.2 溶液電流與氫氧根離子表面覆蓋度之間的關(guān)系
    6.4 穩(wěn)態(tài)電控摩擦有機離子在金屬表面吸附階段模型
        6.4.1 吸附理論
            6.4.1.1 界面吸附理論
            6.4.1.2 影響表面活性劑在固體上吸附的因素
        6.4.2 金屬界面有機離子吸附分析
    6.5 摩擦系數(shù)模型
        6.5.1 金屬摩擦副狀態(tài)
        6.5.2 摩擦系數(shù)模型
        6.5.3 摩擦系數(shù)模型的模擬計算
        6.5.4 摩擦系數(shù)模型的不足與可能修正
        6.5.5 摩擦系數(shù)模型對其他電控摩擦現(xiàn)象的模擬
    6.6 電控摩擦模型對電控摩擦現(xiàn)象的解釋
    6.7 非穩(wěn)態(tài)電控摩擦模型
        6.7.1 非穩(wěn)態(tài)電控摩擦與穩(wěn)態(tài)電控摩擦的共同點與區(qū)別
        6.7.2 平面電極上的非穩(wěn)態(tài)擴散過程理論
        6.7.3 施加電壓瞬間非穩(wěn)態(tài)電控摩擦模型
        6.7.4 恢復過程的非穩(wěn)態(tài)電控摩擦模型
        6.7.5 非穩(wěn)態(tài)電控摩擦模型的不足
        6.7.6 對非穩(wěn)態(tài)電控摩擦現(xiàn)象的解釋
            6.7.6.1 施加電壓瞬間非穩(wěn)態(tài)模型對上升響應時間的解釋
            6.7.6.2 恢復過程非穩(wěn)態(tài)模型對下降響應時間的解釋
    6.8 本章小結(jié)
第7章 電控摩擦的初步應用研究
    7.1 概述
    7.2 離合器背景知識
    7.3 磨損對電控摩擦應用的影響
    7.4 電控摩擦離合器裝置設(shè)計
        7.4.1 電控摩擦離合器嚙合實驗裝置
        7.4.2 電控摩擦離合器滑動實驗裝置
    7.5 電控摩擦離合器實驗研究
        7.5.1 電控摩擦離合器滑動實驗研究
            7.5.1.1 單次實驗中的結(jié)果
            7.5.1.2 力矩增量隨電壓的變化
            7.5.1.3 力矩增量隨正壓力的變化
            7.5.1.4 力矩增量隨輔助電極面積的變化
        7.5.2 電控摩擦離合器嚙合實驗研究
            7.5.2.1 摩擦力矩隨電壓的變化
            7.5.2.2 摩擦力矩隨速度的變化
            7.5.2.3 不同金屬對摩擦力矩的影響
        7.5.3 滑動實驗和嚙合實驗的比較
    7.6 電控摩擦應用研究的基本設(shè)計準則
    7.7 本章小結(jié)
第8章 結(jié)論與展望
    8.1 主要工作與結(jié)論
    8.2 創(chuàng)新點
    8.3 建議與展望
參考文獻
致謝
個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術(shù)論文及研究成果



本文編號：3850907