海水柱塞泵关键摩擦副的材料选配及可靠性研究

发布时间：2017-04-14 05:04

  本文关键词：海水柱塞泵关键摩擦副的材料选配及可靠性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：海水作为一种清洁无污染、不可燃、来源广泛且更容易储存的物质，是现代液压传动的理想介质。海水介质相对油液来说具有粘度低、汽化压力高等理化特性，使得海水液压元件的研制面临诸如腐蚀、润滑、摩擦磨损、气蚀等重大基础问题。因此，开展海水液压泵金属材料及其工艺的基础性试验研究，不仅对研制海水液压泵具有实际意义，对于其他类型的海水液压元件的研制也具有重要的参考价值。 通过对海水泵的失效模式和失效机理进行分析，发现材料的耐蚀性和关键摩擦副处材料的摩擦磨损特性是影响海水泵可靠性的关键因素。 本文通过海水浸泡和电化学腐蚀两种方法对海水泵用材料的腐蚀性能进行研究。结果发现：未经过热处理的不锈钢材料在腐蚀试验中表现出良好的耐蚀性能，经过表面或整体热处理后不锈钢材料的耐腐蚀性能明显降低。在海水泵用材料的常见热处理中，，固熔时效、低压固氮、渗氮热处理工艺相对于其他形式的热处理表现较好的抗腐蚀性能。经过QPQ热处理后的不锈钢其抗腐蚀性能较差。 针对海水泵关键摩擦副常见的失效形式，课题组借助MCF-10摩擦磨损试验机模拟海水泵关键摩擦副实际工况下的滑动速度和载荷。通过对试验结果进行分析得到：在载荷800N，滑动速度1m/s的工况下，试验运行平稳，材料的摩擦系数小、磨损率低、耐磨性好。在既定的试验条件下，陶瓷(Si3N4、SiC)/PEEK、316L/PEEK相对于17-4PH/PEEK具有较小的摩擦系数且摩擦系数均小于0.04。 基于以上对配对材料耐蚀性能和摩擦磨损特性研究，论文选用陶瓷材料进行滑靴耐磨可靠度计算。通过Ansys-PDS模块，采用命令流建立滑靴耐磨可靠性物理模型，对滑靴进行耐磨可靠度计算并分析各输入变量对输出结果的影响重要度。 最后，通过对液压泵结构分析，提出新的结构方案并进行结构可靠性优化提高泵的整体可靠性，计算滑靴的加速寿命试验方程。
【关键词】：海水液压 泵用材料的抗腐蚀 摩擦磨损 Ansys-PDS分析 加速寿命试验
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH322
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题的来源和目的9
• 1.2 课题的研究意义9
• 1.3 海水柱塞泵关键摩擦副材料国内外研究现状9-11
• 1.3.1 国外研究现状10-11
• 1.3.2 国内研究现状11
• 1.4 可靠性国内外研究现状11-14
• 1.4.1 国外研究情况12
• 1.4.2 国内研究情况12-14
• 1.5 课题研究的主要内容14-15
• 第2章 海水泵失效模式和失效机理分析15-21
• 2.1 海水泵关键零部件失效模式分析15-16
• 2.2 海水泵关键零部件失效机理探索16-17
• 2.3 失效模式影响及危害性分析(FMECA)17-19
• 2.4 本章小结19-21
• 第3章 海水泵用材料腐蚀试验及结果分析21-35
• 3.1 海水介质的理化特性21-22
• 3.2 海水柱塞泵腐蚀机理研究22-23
• 3.3 海水柱塞泵材料的腐蚀试验23-33
• 3.3.1 海水泵金属材料的初步筛选23-25
• 3.3.2 海水液压泵金属材料浸泡和电化学试验25-28
• 3.3.3 海水液压泵金属材料浸泡和电化学试验结果分析28-33
• 3.4 本章小结33-35
• 第4章 海水液压泵关键摩擦副材料摩擦磨损特性35-57
• 4.1 试验方法35-38
• 4.1.1 试验机原理35-36
• 4.1.2 试件介绍36-37
• 4.1.3 试验方法过程37-38
• 4.2 陶瓷和 CFRPEEK 材料的摩擦磨损特性38-43
• 4.2.1 氮化硅陶瓷(Si3N4)和 CFRPEEK 材料的摩擦磨损特性38-40
• 4.2.2 碳化硅陶瓷(SiC)和 CFRPEEK 材料的摩擦磨损特性40-42
• 4.2.3 氮化硅和碳化硅的性能比较42-43
• 4.3 316L 和 CFRPEEK 的摩擦磨损特性43-45
• 4.4 17-4PH 和 CFRPEEK 的摩擦磨损特性45-47
• 4.5 材料的摩擦磨损特性比较47-50
• 4.5.1 滑动速度不变时各配对材料的摩擦特性比较48-49
• 4.5.2 法向压力不变时各配对材料的摩擦特性比较49-50
• 4.6 以 17-4PH 为例计算滑靴副的耐磨可靠度50-55
• 4.6.1 ANSYS 概述50-52
• 4.6.2 氮化硅(Si3N4)材料滑靴的可靠度分析52-55
• 4.7 本章小结55-57
• 第5章 海水柱塞泵可靠性研究57-75
• 5.1 海水柱塞泵常见可靠性问题分析57-62
• 5.1.1 耐腐蚀可靠性57-58
• 5.1.2 摩擦润滑可靠性58-60
• 5.1.3 泄漏密封可靠性60-62
• 5.2 海水柱塞泵关键摩擦副结构可靠性优化62-65
• 5.2.1 配流盘-浮动衬板62-64
• 5.2.2 滑靴-斜盘64-65
• 5.3 海水柱塞泵关键摩擦副可靠性试验探索65-74
• 5.3.1 加速寿命试验的定义65-66
• 5.3.2 加速寿命试验的分类66-68
• 5.3.3 加速寿命试验模型分析68-70
• 5.3.4 滑靴加速寿命试验的方案设计70-74
• 5.4 本章小结74-75
• 结论75-77
• 参考文献77-81
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文81-83
• 致谢83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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本文编号：305240