發(fā)布時(shí)間：2021-04-09 00:17

　　引入Fang接觸模型對(duì)人字閘門(mén)底樞摩擦副進(jìn)行建模分析,計(jì)算了人字閘門(mén)底樞摩擦副的接觸區(qū)域大小、接觸應(yīng)力,研究了外載荷、底樞半徑、接觸間隙及配對(duì)副材料等參數(shù)對(duì)接觸特性的影響.結(jié)果表明,外載荷與底樞半徑對(duì)底樞摩擦副的接觸特性有較大的影響.在相同的底樞半徑及接觸間隙條件下,隨著外載荷增加,接觸面積減小,接觸區(qū)域越集中,相應(yīng)的接觸應(yīng)力越高.隨著底樞半徑的增大,接觸面積也增大,接觸區(qū)域分散,相應(yīng)的接觸應(yīng)力減少.并且在極端重載情況下,底樞半徑對(duì)接觸應(yīng)力存在更大的影響.接觸面積與接觸間隙之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系,最大接觸應(yīng)力與其存在正相關(guān)關(guān)系.最大接觸應(yīng)力與底樞配對(duì)副材料的楊氏模量之間存在一個(gè)正相關(guān)關(guān)系,從減少摩擦磨損的角度,選擇表面硬度高而韌性良好的材料作為配對(duì)副材料將改善底樞的耐磨性,從而有效地降低接觸應(yīng)力. 

【文章來(lái)源】：三峽大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,42(03)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

閘門(mén)底樞接觸模型草圖

圖2(a)和(b)為赫茲接觸模型與Fang接觸模型在不同間隙下的接觸區(qū)域邊界輪廓的半徑變化曲線和最大接觸應(yīng)力變化曲線.其中aH、P0H為赫茲接觸模型計(jì)算結(jié)果,aF、P0F為Fang接觸模型計(jì)算結(jié)果.圖2(c)與(d)將Fang接觸模型的計(jì)算結(jié)果縱坐標(biāo)的坐標(biāo)尺放大.由圖(a)和(b)可知,隨著底樞軸瓦與蘑菇頭間隙ΔR的增加,赫茲接觸模型中接觸區(qū)域邊界輪廓的半徑a有一個(gè)明顯降低的趨勢(shì),故此時(shí)最大接觸應(yīng)力有明顯增加.當(dāng)ΔR由0.15 mm增加至0.5 mm時(shí),aH由386.86 mm降為259.05 mm,降低了33.04%,最大接觸應(yīng)力P0H由19.14 MPa增至42.69 MPa,增加了123.04%.與之相比Fang接觸模型的下降趨勢(shì)則不明顯.如圖2(c)所示,在Fang接觸模型下,接觸區(qū)域邊界輪廓的半徑a與間隙ΔR成負(fù)相關(guān)的關(guān)系;圖2(d)所示,最大接觸應(yīng)力也有一定的增長(zhǎng),由43.91 MPa增至44.055 MPa.

Fang接觸模型與赫茲接觸模型之間的相對(duì)誤差如圖3所示.當(dāng)ΔR=0.5 mm且外載荷超過(guò)5 500 kN時(shí),最大接觸應(yīng)力相對(duì)誤差與接觸區(qū)域邊界輪廓的半徑的相對(duì)誤差均小于更小的接觸間隙下的計(jì)算值,F=6 000 kN時(shí),接觸區(qū)域邊界輪廓半徑的相對(duì)誤差僅有1.62%,最大接觸應(yīng)力相對(duì)誤差為3.10%.當(dāng)ΔR=0.15 mm且F=7 000 kN時(shí),接觸區(qū)域邊界輪廓半徑的相對(duì)誤差為67.85%,最大接觸應(yīng)力相對(duì)誤差達(dá)到64.49%.根據(jù)赫茲接觸模型,當(dāng)接觸間隙僅有0.1 mm的情況下,接觸區(qū)域邊界輪廓半徑的計(jì)算結(jié)果為442.8 mm,超過(guò)此時(shí)底樞半徑.顯然這表明赫茲接觸模型不適用于小間隙或相對(duì)接觸區(qū)域較大的接觸.2.2 有限元分析


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