微量潤(rùn)滑切削中噴射霧化特性及滲透潤(rùn)滑機(jī)理研究
發(fā)布時(shí)間:2021-10-09 21:39
綠色制造是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分。作為踐行節(jié)能減排的關(guān)鍵技術(shù)-微量潤(rùn)滑(Minimum Quantity Lubrication,MQL)加工具有能耗少、綠色化、成本低的優(yōu)勢(shì),是先進(jìn)加工技術(shù)的主要發(fā)展方向,備受國(guó)內(nèi)外機(jī)械工程專家和學(xué)者們的高度關(guān)注。本研究采用理論分析、數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法,對(duì)MQL切削加工中油滴的噴射方向、輸送路徑與形式、滲透與吸附特性、納米流體的潤(rùn)滑及作用機(jī)理等開展深入系統(tǒng)的理論與實(shí)驗(yàn)研究,其主要內(nèi)容及工作如下:(1)基于MQL切削試驗(yàn),獲得了微量切削液的最佳噴射方位,發(fā)現(xiàn)了切削負(fù)梯度壓力區(qū)。通過(guò)車削實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)了切削負(fù)梯度壓力現(xiàn)象,利用邊界層理論分析和CFD仿真計(jì)算,得到車削楔形區(qū)壓力和流速分布規(guī)律,揭示出微量潤(rùn)滑切削負(fù)梯度壓力區(qū)的形成機(jī)制。實(shí)驗(yàn)表明,相比前刀面和副后刀面噴射,主后刀面效果最佳。(2)基于流體霧化理論,建立了MQL油滴動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,分析了MQL裝置結(jié)構(gòu),對(duì)MQL霧化特性進(jìn)行了PDA測(cè)試,得到了不同油品、油量、空氣流量、截距對(duì)油滴大小、速度和數(shù)量影響的霧化分布規(guī)律。(3)建立了界面樹狀毛細(xì)管滲透和吸附物理模型及其數(shù)學(xué)模型,揭示了霧化滲透和氣...
【文章來(lái)源】:江蘇大學(xué)江蘇省
【文章頁(yè)數(shù)】:144 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
摘要
abstract
符號(hào)表
第1章 緒論
1.1 課題背景
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 微量潤(rùn)滑概念地提出
1.2.2 MQL基礎(chǔ)油的研究進(jìn)展
1.2.3 MQL添加劑的研究進(jìn)展
1.2.4 MQL霧化噴射的研究進(jìn)展
1.2.5 MQL建模仿真優(yōu)化的研究進(jìn)展
1.3 MQL研究中尚存在的主要問(wèn)題
1.4 本研究的主要內(nèi)容
第2章 MQL基礎(chǔ)理論知識(shí)
2.1 引言
2.2 噴霧學(xué)理論
2.3 邊界層理論
2.4 流體動(dòng)力學(xué)
2.5 非平衡態(tài)熱力學(xué)
2.6 界面層的吸附作用
2.7 本章小結(jié)
第3章 MQL油滴噴射特性對(duì)潤(rùn)滑性能的影響
3.1 引言
3.2 MQL油滴噴射方向?qū)?rùn)滑性能的影響
3.2.1 MQL噴射方向的確定
3.2.2 基于邊界層理論的楔形負(fù)梯度壓力區(qū)流場(chǎng)分析
3.2.3 干車削楔形負(fù)壓力梯度區(qū)CFD分析
3.2.4 刀面負(fù)壓檢測(cè)實(shí)驗(yàn)
3.2.5 MQL三維外圓車削流場(chǎng)分析
3.2.6 削實(shí)驗(yàn)
3.3 MQL油滴噴射霧化方式及特性
3.3.1 油滴霧化機(jī)理
3.3.2 油滴動(dòng)力學(xué)模型及分析
3.3.3 油滴運(yùn)動(dòng)學(xué)模型及分析
3.3.4 Accu-Lube MQL噴霧系統(tǒng)
3.3.5 QL系統(tǒng)霧化特性PDA測(cè)試實(shí)驗(yàn)
3.3.6 PDA實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
3.4 本章小結(jié)
第4章 油滴滲透和吸附對(duì)MQL潤(rùn)滑性能的影響
4.1 引言
4.2 切削液毛細(xì)管滲透過(guò)程及模型
4.2.1 切削液滲透類型及毛細(xì)管滲透機(jī)理的選擇
4.2.2 主后刀面楔形區(qū)油霧運(yùn)動(dòng)及界面樹狀毛細(xì)管滲透模型
4.2.3 MQL毛細(xì)管滲透過(guò)程及模型
4.3 MQL毛細(xì)管吸附潤(rùn)滑過(guò)程及模型
4.3.1 MQL毛細(xì)管吸附潤(rùn)滑類型
4.3.2 MQL邊界膜
4.3.3 MQL毛細(xì)管氣態(tài)吸附
4.3.4 MQL氣態(tài)多分子層吸附
4.4 MQL切削液滲透量評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)MQL
4.4.1 切削液滲透采樣裝置及滲透實(shí)驗(yàn)方案
4.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
4.5 MQL切削液滲透切削實(shí)驗(yàn)
4.5.1 實(shí)驗(yàn)條件
4.5.2 結(jié)果與討論
4.6 本章小結(jié)
第5章 基礎(chǔ)油對(duì)MQL潤(rùn)滑性能的影響
5.1 引言
5.2 可生物降解基礎(chǔ)油的選取
5.3 TMPTO、PEG400和VO6000 基礎(chǔ)油的性能
5.4 TMPTO、PEG400和VO6000 基礎(chǔ)油對(duì)45 鋼和TiN涂層的浸潤(rùn)性
5.5TMPTO、PEG400和VO6000 基礎(chǔ)油對(duì)潤(rùn)滑性能影響的切削實(shí)驗(yàn)
5.5.1 實(shí)驗(yàn)條件和參數(shù)
5.5.2 結(jié)果與討論
5.6 本章小結(jié)
第6章 納米添加劑對(duì)MQL潤(rùn)滑性能的影響
6.1 引言
6.2 納米粒子添加劑的種類及作用
6.3 納米添加劑及基礎(chǔ)油的確定
6.4 納米流體對(duì)潤(rùn)滑性能影響的切削實(shí)驗(yàn)
6.4.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
6.4.2 正交與單因素實(shí)驗(yàn)方案
6.4.3 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
6.4.4 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
6.5 本章小結(jié)
第7章 基于Copula函數(shù)的MQL切削參數(shù)相關(guān)性分析
7.1 引言
7.2 Copula函數(shù)內(nèi)涵及類型
7.3 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及方案
7.4 變量邊緣分布函數(shù)與Copula函數(shù)的建立
7.4.1 變量邊緣分布函數(shù)的確立
7.4.2 Copula函數(shù)的參數(shù)估計(jì)和確定
7.5 基于Kendall秩相關(guān)系數(shù)的切削參數(shù)相關(guān)性分析
7.5.1 Kendall秩相關(guān)系數(shù)的計(jì)算
7.5.2 切削力與表面粗糙度的相關(guān)性分析
7.5.3 切削力與加工表面硬度的相關(guān)性分析
7.5.4 切削力與切屑變形的相關(guān)性分析
7.6 本章小結(jié)
第8章 研究結(jié)論與展望
8.1 主要結(jié)論
8.2 創(chuàng)新點(diǎn)
8.3 未來(lái)展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀博士學(xué)位期間取得的相關(guān)成果
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]廢舊機(jī)床再制造發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J]. 王松,柳青. 表面工程與再制造. 2018(05)
[2]考慮不同失效相關(guān)性的系統(tǒng)可靠性分配方法[J]. 張玉剛,孫杰,喻天翔. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2018(24)
[3]MQL條件下的油滴覆蓋率及尺寸分布研究[J]. 張松,張成良,石文浩,呂盈,陳杰. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2018(03)
[4]低溫冷風(fēng)高速銑削TB6鈦合金切削力建模與分析[J]. 易湘斌,芮執(zhí)元,李寶棟,徐創(chuàng)文,張玲,李懷元. 制造技術(shù)與機(jī)床. 2017(09)
[5]MoS2/CNTs混合納米流體微量潤(rùn)滑磨削加工表面質(zhì)量試驗(yàn)評(píng)價(jià)[J]. 張彥彬,李長(zhǎng)河,賈東洲,李本凱,王要?jiǎng)?楊敏,侯亞麗,張乃慶,吳啟東. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2018(01)
[6]綠色切削微量潤(rùn)滑技術(shù)潤(rùn)滑劑特性研究進(jìn)展[J]. 袁松梅,朱光遠(yuǎn),王莉. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2017(17)
[7]面向低能耗少切削液的多目標(biāo)加工參數(shù)優(yōu)化[J]. 馬峰,張華,曹華軍. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2017(11)
[8]中國(guó)智造與中國(guó)創(chuàng)造[J]. 路甬祥. 全球化. 2016(09)
[9]基于微量潤(rùn)滑磨削的雙噴口噴嘴霧化仿真分析[J]. 毛聰,周鑫,譚楊,孫小麗. 中國(guó)機(jī)械工程. 2015(19)
[10]基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的切削加工表面粗糙度在線監(jiān)測(cè)方法[J]. 王明微,周競(jìng)濤,敬石開,田國(guó)良. 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng). 2014(12)
博士論文
[1]Copula函數(shù)與信息熵理論在洪水多元分析和徑流隨機(jī)模擬中的研究[D]. 童心.南京大學(xué) 2015
[2]四種維度碳納米微粒的潤(rùn)滑性能研究[D]. 謝鳳.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2014
[3]MQL切削機(jī)理及其應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D]. 張春燕.江蘇大學(xué) 2008
[4]水蒸汽作綠色冷卻潤(rùn)滑劑的作用機(jī)理及切削試驗(yàn)研究[D]. 劉俊巖.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2005
碩士論文
[1]納米流體微量潤(rùn)滑鈦合金切削刀具磨損研究[D]. 周壯.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]蓖麻油基納米六方氮化硼流體潤(rùn)滑性能及其在切削中的應(yīng)用[D]. 王永南.華南理工大學(xué) 2018
[3]基于Copula函數(shù)的銑削表面粗糙度預(yù)測(cè)研究[D]. 李公安.江蘇大學(xué) 2018
[4]鑄鋁合金攻絲過(guò)程中的納米流體微量潤(rùn)滑技術(shù)研究[D]. 馮國(guó)棟.杭州電子科技大學(xué) 2018
[5]低溫微量潤(rùn)滑高速銑削300M鋼工藝參數(shù)優(yōu)化研究[D]. 劉壬航.哈爾濱理工大學(xué) 2018
[6]基于靜電微量潤(rùn)滑的綠色切削液配方及加工性能研究[D]. 高翔.浙江工業(yè)大學(xué) 2017
[7]荷電石墨烯納米流體切削液摩擦磨損性能及刀具磨損機(jī)理分析[D]. 姚興娟.浙江工業(yè)大學(xué) 2016
[8]基于Copula函數(shù)的精密車削表面粗糙度預(yù)測(cè)研究[D]. 陳少峰.江蘇大學(xué) 2016
[9]微量油膜附水滴切削液霧化仿真及試驗(yàn)研究[D]. 馬國(guó)紅.中北大學(xué) 2015
[10]TiAlN涂層摩擦學(xué)行為及其銑削性能研究[D]. 雷斌.西南交通大學(xué) 2006
本文編號(hào):3427047
【文章來(lái)源】:江蘇大學(xué)江蘇省
【文章頁(yè)數(shù)】:144 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
摘要
abstract
符號(hào)表
第1章 緒論
1.1 課題背景
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 微量潤(rùn)滑概念地提出
1.2.2 MQL基礎(chǔ)油的研究進(jìn)展
1.2.3 MQL添加劑的研究進(jìn)展
1.2.4 MQL霧化噴射的研究進(jìn)展
1.2.5 MQL建模仿真優(yōu)化的研究進(jìn)展
1.3 MQL研究中尚存在的主要問(wèn)題
1.4 本研究的主要內(nèi)容
第2章 MQL基礎(chǔ)理論知識(shí)
2.1 引言
2.2 噴霧學(xué)理論
2.3 邊界層理論
2.4 流體動(dòng)力學(xué)
2.5 非平衡態(tài)熱力學(xué)
2.6 界面層的吸附作用
2.7 本章小結(jié)
第3章 MQL油滴噴射特性對(duì)潤(rùn)滑性能的影響
3.1 引言
3.2 MQL油滴噴射方向?qū)?rùn)滑性能的影響
3.2.1 MQL噴射方向的確定
3.2.2 基于邊界層理論的楔形負(fù)梯度壓力區(qū)流場(chǎng)分析
3.2.3 干車削楔形負(fù)壓力梯度區(qū)CFD分析
3.2.4 刀面負(fù)壓檢測(cè)實(shí)驗(yàn)
3.2.5 MQL三維外圓車削流場(chǎng)分析
3.2.6 削實(shí)驗(yàn)
3.3 MQL油滴噴射霧化方式及特性
3.3.1 油滴霧化機(jī)理
3.3.2 油滴動(dòng)力學(xué)模型及分析
3.3.3 油滴運(yùn)動(dòng)學(xué)模型及分析
3.3.4 Accu-Lube MQL噴霧系統(tǒng)
3.3.5 QL系統(tǒng)霧化特性PDA測(cè)試實(shí)驗(yàn)
3.3.6 PDA實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
3.4 本章小結(jié)
第4章 油滴滲透和吸附對(duì)MQL潤(rùn)滑性能的影響
4.1 引言
4.2 切削液毛細(xì)管滲透過(guò)程及模型
4.2.1 切削液滲透類型及毛細(xì)管滲透機(jī)理的選擇
4.2.2 主后刀面楔形區(qū)油霧運(yùn)動(dòng)及界面樹狀毛細(xì)管滲透模型
4.2.3 MQL毛細(xì)管滲透過(guò)程及模型
4.3 MQL毛細(xì)管吸附潤(rùn)滑過(guò)程及模型
4.3.1 MQL毛細(xì)管吸附潤(rùn)滑類型
4.3.2 MQL邊界膜
4.3.3 MQL毛細(xì)管氣態(tài)吸附
4.3.4 MQL氣態(tài)多分子層吸附
4.4 MQL切削液滲透量評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)MQL
4.4.1 切削液滲透采樣裝置及滲透實(shí)驗(yàn)方案
4.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
4.5 MQL切削液滲透切削實(shí)驗(yàn)
4.5.1 實(shí)驗(yàn)條件
4.5.2 結(jié)果與討論
4.6 本章小結(jié)
第5章 基礎(chǔ)油對(duì)MQL潤(rùn)滑性能的影響
5.1 引言
5.2 可生物降解基礎(chǔ)油的選取
5.3 TMPTO、PEG400和VO6000 基礎(chǔ)油的性能
5.4 TMPTO、PEG400和VO6000 基礎(chǔ)油對(duì)45 鋼和TiN涂層的浸潤(rùn)性
5.5TMPTO、PEG400和VO6000 基礎(chǔ)油對(duì)潤(rùn)滑性能影響的切削實(shí)驗(yàn)
5.5.1 實(shí)驗(yàn)條件和參數(shù)
5.5.2 結(jié)果與討論
5.6 本章小結(jié)
第6章 納米添加劑對(duì)MQL潤(rùn)滑性能的影響
6.1 引言
6.2 納米粒子添加劑的種類及作用
6.3 納米添加劑及基礎(chǔ)油的確定
6.4 納米流體對(duì)潤(rùn)滑性能影響的切削實(shí)驗(yàn)
6.4.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
6.4.2 正交與單因素實(shí)驗(yàn)方案
6.4.3 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
6.4.4 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
6.5 本章小結(jié)
第7章 基于Copula函數(shù)的MQL切削參數(shù)相關(guān)性分析
7.1 引言
7.2 Copula函數(shù)內(nèi)涵及類型
7.3 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及方案
7.4 變量邊緣分布函數(shù)與Copula函數(shù)的建立
7.4.1 變量邊緣分布函數(shù)的確立
7.4.2 Copula函數(shù)的參數(shù)估計(jì)和確定
7.5 基于Kendall秩相關(guān)系數(shù)的切削參數(shù)相關(guān)性分析
7.5.1 Kendall秩相關(guān)系數(shù)的計(jì)算
7.5.2 切削力與表面粗糙度的相關(guān)性分析
7.5.3 切削力與加工表面硬度的相關(guān)性分析
7.5.4 切削力與切屑變形的相關(guān)性分析
7.6 本章小結(jié)
第8章 研究結(jié)論與展望
8.1 主要結(jié)論
8.2 創(chuàng)新點(diǎn)
8.3 未來(lái)展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀博士學(xué)位期間取得的相關(guān)成果
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]廢舊機(jī)床再制造發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J]. 王松,柳青. 表面工程與再制造. 2018(05)
[2]考慮不同失效相關(guān)性的系統(tǒng)可靠性分配方法[J]. 張玉剛,孫杰,喻天翔. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2018(24)
[3]MQL條件下的油滴覆蓋率及尺寸分布研究[J]. 張松,張成良,石文浩,呂盈,陳杰. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2018(03)
[4]低溫冷風(fēng)高速銑削TB6鈦合金切削力建模與分析[J]. 易湘斌,芮執(zhí)元,李寶棟,徐創(chuàng)文,張玲,李懷元. 制造技術(shù)與機(jī)床. 2017(09)
[5]MoS2/CNTs混合納米流體微量潤(rùn)滑磨削加工表面質(zhì)量試驗(yàn)評(píng)價(jià)[J]. 張彥彬,李長(zhǎng)河,賈東洲,李本凱,王要?jiǎng)?楊敏,侯亞麗,張乃慶,吳啟東. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2018(01)
[6]綠色切削微量潤(rùn)滑技術(shù)潤(rùn)滑劑特性研究進(jìn)展[J]. 袁松梅,朱光遠(yuǎn),王莉. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2017(17)
[7]面向低能耗少切削液的多目標(biāo)加工參數(shù)優(yōu)化[J]. 馬峰,張華,曹華軍. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2017(11)
[8]中國(guó)智造與中國(guó)創(chuàng)造[J]. 路甬祥. 全球化. 2016(09)
[9]基于微量潤(rùn)滑磨削的雙噴口噴嘴霧化仿真分析[J]. 毛聰,周鑫,譚楊,孫小麗. 中國(guó)機(jī)械工程. 2015(19)
[10]基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的切削加工表面粗糙度在線監(jiān)測(cè)方法[J]. 王明微,周競(jìng)濤,敬石開,田國(guó)良. 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng). 2014(12)
博士論文
[1]Copula函數(shù)與信息熵理論在洪水多元分析和徑流隨機(jī)模擬中的研究[D]. 童心.南京大學(xué) 2015
[2]四種維度碳納米微粒的潤(rùn)滑性能研究[D]. 謝鳳.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2014
[3]MQL切削機(jī)理及其應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D]. 張春燕.江蘇大學(xué) 2008
[4]水蒸汽作綠色冷卻潤(rùn)滑劑的作用機(jī)理及切削試驗(yàn)研究[D]. 劉俊巖.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2005
碩士論文
[1]納米流體微量潤(rùn)滑鈦合金切削刀具磨損研究[D]. 周壯.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]蓖麻油基納米六方氮化硼流體潤(rùn)滑性能及其在切削中的應(yīng)用[D]. 王永南.華南理工大學(xué) 2018
[3]基于Copula函數(shù)的銑削表面粗糙度預(yù)測(cè)研究[D]. 李公安.江蘇大學(xué) 2018
[4]鑄鋁合金攻絲過(guò)程中的納米流體微量潤(rùn)滑技術(shù)研究[D]. 馮國(guó)棟.杭州電子科技大學(xué) 2018
[5]低溫微量潤(rùn)滑高速銑削300M鋼工藝參數(shù)優(yōu)化研究[D]. 劉壬航.哈爾濱理工大學(xué) 2018
[6]基于靜電微量潤(rùn)滑的綠色切削液配方及加工性能研究[D]. 高翔.浙江工業(yè)大學(xué) 2017
[7]荷電石墨烯納米流體切削液摩擦磨損性能及刀具磨損機(jī)理分析[D]. 姚興娟.浙江工業(yè)大學(xué) 2016
[8]基于Copula函數(shù)的精密車削表面粗糙度預(yù)測(cè)研究[D]. 陳少峰.江蘇大學(xué) 2016
[9]微量油膜附水滴切削液霧化仿真及試驗(yàn)研究[D]. 馬國(guó)紅.中北大學(xué) 2015
[10]TiAlN涂層摩擦學(xué)行為及其銑削性能研究[D]. 雷斌.西南交通大學(xué) 2006
本文編號(hào):3427047
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