【摘要】：摘錠是采棉機(jī)的核心工作部件，直接參與采棉的主要工作，其表面性能的好壞直接影響到采棉機(jī)的采摘成本和工作效率。摘錠與套筒形成磨損副，實(shí)際工作時(shí)又直接與棉花接觸，在工作過程中經(jīng)常出現(xiàn)疲勞、磨損和斷裂等失效現(xiàn)象，而目前國(guó)內(nèi)采棉機(jī)的使用的摘錠主要依賴從美國(guó)進(jìn)口，價(jià)格較貴，為了節(jié)省成本，迫切需要實(shí)現(xiàn)摘錠的國(guó)產(chǎn)化，因此有必要對(duì)摘錠與套筒表面的摩擦學(xué)性能進(jìn)行改性研究。 本文立足于重慶大學(xué)機(jī)械傳動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主課題“采棉機(jī)水平摘錠摩擦學(xué)改性研究”(項(xiàng)目編號(hào)0301002109174)，針對(duì)我國(guó)采棉機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀，本文分別從表面織構(gòu)和涂層材料兩方面著手，對(duì)摘錠和套筒的摩擦學(xué)性能進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容如下： 首先，本文考慮將目前摩擦學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn)，即微造型技術(shù)，應(yīng)用到摘錠上，為了將問題簡(jiǎn)化，研究平板上微造型對(duì)摩擦學(xué)性能的影響。主要研究了考慮氣穴模型與不考慮氣穴模型下單個(gè)微造型對(duì)平板摩擦學(xué)性能的差異，并分析了微造型幾何尺寸和布置方式對(duì)平板表面承載力、摩擦力和摩擦系數(shù)及平板表面應(yīng)力等摩擦學(xué)性能的影響。計(jì)算結(jié)果表明：考慮氣穴模型后，負(fù)的油膜壓力峰和由之造成的平板表面應(yīng)力峰消失，正的油膜壓力峰值和平板表面應(yīng)力峰增大。微造型幾何尺寸變化會(huì)造成平板摩擦學(xué)性能的改變。通過微造型之間的協(xié)同效應(yīng)，合理的微造型布置個(gè)數(shù)、角度和距離可以更好地改進(jìn)摩擦學(xué)性能。 接著，從表面材料性質(zhì)方面，建立了具有涂層的套筒和潤(rùn)滑油膜有限元模型，并對(duì)其進(jìn)行了流固耦合分析，研究了涂層彈性模量、泊松比和厚度對(duì)套筒摩擦學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：涂層彈性模量、泊松比和厚度對(duì)套筒摩擦學(xué)性能有顯著影響，并發(fā)現(xiàn)在一定條件下，存在最優(yōu)的涂層彈性模量和泊松比。 最后，通過球-盤摩擦的試驗(yàn)方法，分別在干摩擦和油潤(rùn)滑條件下對(duì)兩種渴望用于摘錠與套筒的涂層材料(硬鉻和化學(xué)鎳)的摩擦學(xué)性能進(jìn)行了研究，并與基體材料進(jìn)行了對(duì)比。分析了試驗(yàn)時(shí)間、載荷和速度對(duì)涂層表面摩擦系數(shù)和表面形貌的影響，用程序驗(yàn)證了載荷和頻率對(duì)摩擦系數(shù)的影響。結(jié)果表明：試驗(yàn)載荷和速度對(duì)摩擦系數(shù)影響較大；硬鉻涂層與化學(xué)鎳涂層相比耐磨性更好。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：S225.911
【圖文】：

微造型形狀選用球冠狀，微造型處于平板正中心位置，且微造型尺寸變化時(shí)平板的尺寸保持不變，幾何模型如圖2.1 所示，微造型幾何尺寸如圖 2.2 所示。由于本章將重點(diǎn)研究平板上的應(yīng)力受潤(rùn)滑油作用后的變化，為使平板上表面產(chǎn)生足夠大的彈性變形，在選擇平板厚度時(shí)不宜過大，取為 10 mm。在平板上布置微造型后，潤(rùn)滑油流過平板微造型區(qū)域時(shí)的動(dòng)壓效應(yīng)使得壓力出現(xiàn)波動(dòng)，由于潤(rùn)滑油入口和出口處壓力均為 0 Pa，為避免潤(rùn)滑油入口和出口處由于邊界效應(yīng)對(duì)壓力產(chǎn)生影響，計(jì)算時(shí)平板面積不宜過小，經(jīng)計(jì)算，平板長(zhǎng)和寬均為 60 μm 時(shí)潤(rùn)滑油最大壓力基本不受平板尺寸的變化而變化，故選擇平板長(zhǎng)和寬為 60 μm。進(jìn)行流固耦合計(jì)算的其他參數(shù)如表 2.1 所示。

會(huì)出現(xiàn)一個(gè)臨界值。這與目前研究的結(jié)論一致[53]。另外，考慮氣穴和不考慮氣穴作用下，壓力曲線在微造型寬度變化的區(qū)域也均與深度有關(guān)，當(dāng)深度為 1 μm 和 μm 時(shí)，壓力從最小值到最大值變化過程比較平滑，深度為 4 μm 和 5 μm 時(shí)，壓力曲線從最小值到最大值的變化過程中出現(xiàn)波動(dòng)，這與微造型內(nèi)部的流體的速度場(chǎng)有關(guān)。

(a) 無(wú)氣穴(a) Without cavitation圖 2.13 摩擦力隨微造Fig.2.13 Variations of friction圖 2.13 (a)和圖 2.13 (b)分別表示無(wú)氣摩擦力的影響。微造型深度不變時(shí)，摩擦力減小的幅度更大，有氣穴時(shí)摩擦力的變化規(guī)出現(xiàn)反常。圖 2.14 (a)和圖 2.14 (b)分別表示無(wú)氣摩擦系數(shù)的影響。可以看出，微造型深度不小，有氣穴時(shí)摩擦系數(shù)要比有氣穴時(shí)小，這大，而摩擦力減小，且有氣穴時(shí)的變化更加2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.534.534.634.7riFciotnWidth ( m)depth=2 mdepth=4 mdepth=5 m

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2743057