表面点接触润滑及筝形织构润滑摩擦特性研究

发布时间：2022-12-08 06:24

　　机械表面间存在大量的摩擦副,摩擦会导致机械设备的磨损,进而造成机械设备发生故障,润滑和表面织构是减少摩擦磨损的重要措施,也是提高能源利用率的一个关键点。本文主要从点接触混合润滑和表面织构润滑方面展开研究,对零件表面间的减摩具有重要意义。本文将微凸体的接触用球与粗糙平面的接触来简化,建立了基于统一 Reynolds方程的点接触润滑模型,求解在纯滚动工况下横向、纵向、各向同性表面纹理在不同黏度下的膜厚和压力分布,并计算了不同表面纹理幅值对润滑特性的影响。结果表明:黏度越高的润滑油越容易形成较厚润滑油膜;黏度较低的润滑油扩展性较好,且润滑范围较大;黏度较高的润滑油,压力分布均匀、紧凑;在同工况下,各向同性表面纹理形成润滑油膜的能力最强、膜厚最厚,纵向次之,横向最小,但各向同性表面纹理的最大压力最大,横向次之,纵向最小;在同黏度条件下,随着幅值的增大,中心膜厚变小,接触面积比增大。在工程实际中,根据加工方式以及加工的纹理方向选取润滑油的黏度,为工程实际提供参考。为了更全面地探究织构化表面对润滑摩擦的影响,本文设计了一种筝形表面织构,首先采用Fluent软件进行仿真计算,其次使用激光打标机对淬火... 

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究的背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 混合润滑理论的研究现状
        1.2.2 机械表面微织构润滑的理论研究现状
        1.2.3 微织构制备以及实验的研究现状
    1.3 本文的研究主要内容及章节安排
2 点接触混合润滑及表面织构润滑建模理论
    2.1 点接触几何分析
    2.2 点接触赫兹接触
    2.3 点接触混合润滑方程
    2.4 点接触混合润滑方程的求解
        2.4.1 方程的无量纲化
        2.4.2 方程的离散化
        2.4.3 数值计算流程
    2.5 表面织构流体仿真理论建模
        2.5.1 基本控制方程
        2.5.2 空化模型
    2.6 本章小结
3 黏度和表面纹理对点接触润滑的影响
    3.1 接触模型的建立
        3.1.1 点接触模型的建立
        3.1.2 表面纹理的表征
    3.2 算例求解参数
    3.3 黏度和光滑表面对润滑的影响
    3.4 黏度和横向表面纹理对润滑的影响
        3.4.1 横向表面纹理的膜厚和压力分布
        3.4.2 横向表面纹理幅值
    3.5 黏度和纵向表面纹理对润滑的影响
        3.5.1 纵向表面纹理的膜厚和压力分布
        3.5.2 纵向表面纹理幅值
    3.6 黏度和各向同性表面纹理对润滑的影响
        3.6.1 各向同性表面纹理的膜厚和压力分布
        3.6.2 各向同性表面纹理幅值
    3.7 本章小结
4 筝形表面织构流体仿真
    4.1 筝形表面织构参数的确定
    4.2 三维流体仿真模型
    4.3 单因素仿真结果
        4.3.1 面积率对油膜承载力的影响
        4.3.2 倾斜角度对油膜承载力的影响
        4.3.3 深度对油膜承载力的影响
        4.3.4 边夹角大小对油膜承载力的影响
        4.3.5 筝形织构大小对油膜承载力的影响
    4.4 均匀试验设计仿真结果
        4.4.1 均匀试验设计介绍
        4.4.2 均匀试验仿真结果
    4.5 本章小结
5 筝形表面织构制备及摩擦润滑实验研究
    5.1 织构化表面制备
        5.1.1 试件结构的设计
        5.1.2 试件的加工过程
        5.1.3 试件加工过程中的仪器
    5.2 激光加工工况参数对织构化深度的影响
        5.2.1 扫描速度对织构深度的影响
        5.2.2 填充线间距对织构深度的影响
        5.2.3 加工次数对织构深度的影响
        5.2.4 重复频率对织构深度的影响
    5.3 摩擦润滑实验准备
        5.3.1 摩擦试验机和材料
        5.3.2 实验方案的确定
    5.4 单因素实验
        5.4.1 面积率对摩擦系数的影响
        5.4.2 倾斜角度对摩擦系数的影响
        5.4.3 深度对摩擦系数的影响
        5.4.4 边夹角对摩擦系数的影响
        5.4.5 筝形织构大小对摩擦系数的影响
    5.5 均匀试验实验
    5.6 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间主要研究成果


【参考文献】：
期刊论文
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[2]织构化表面设计及其摩擦学应用[J]. 张辉,刘洋,王伟,秦立果,董光能.  机械工程学报. 2019(17)
[3]V字型表面织构在油润滑条件下的摩擦学性能[J]. 吴元博,杨学锋,王守仁,成健,张辉,鹿重阳,陈海龙.  西北工业大学学报. 2019(02)
[4]织构深度对不锈钢表面油润滑条件下摩擦学性能影响的试验和仿真研究[J]. 苏峰华,毛川,李助军.  摩擦学学报. 2019(02)
[5]复合织构化压裂泵柱塞密封副动压润滑性能仿真研究[J]. 王国荣,廖文玲,赵明建.  润滑与密封. 2019(01)
[6]全球能源未来发展的五个趋势[J]. 周问雪.  新能源经贸观察. 2018(11)
[7]点接触乏油混合润滑的数值模拟研究[J]. 周志成,赵三星.  润滑与密封. 2018(09)
[8]Investigation of the influence of ultrasonic stirring on mass transfer in the through-mask electrochemical micromachining process[J]. WANG QuanDai,CAI XingXing,WANG Li,LI PengYang,XIAO JiMing,LI Yan.  Science China（Technological Sciences）. 2018(02)
[9]粗糙度对微凹坑织构化表面摩擦学性能的影响[J]. 纪敬虎,管采薇,符昊,华希俊,符永宏.  润滑与密封. 2018(01)
[10]超声振动辅助铣削加工钛合金表面摩擦磨损性能研究[J]. 马超,张建华,陶国灿.  表面技术. 2017(08)



本文编号：3713727