文档介绍：重庆大学
博士学位论文
高性能水润滑轴承摩擦学性能研究
姓名:余江波
申请学位级别:博士
专业:机械设计及理论
指导教师:王家序
20061008
摘要高性能水润滑轴承摩擦学性能研究,涉及机械设计、摩擦学、表面工程、材料学、润滑力学等多学科交叉综合研究内容。高速、重载、减振、降噪、高可靠、长寿命和大尺寸的高性能水润滑轴承技术,迄今为止是国内外尚未完全攻克的关键科学技术难题。从特殊与极端环境下的水润滑轴承润滑机理、材料和结构等方面着手研究,对解决这些难题和推动水润滑轴承技术的广泛应用,培育新的环保产业和经济增长点,具有重要的理论与工程实用价值。本文研究来源于国家自然科学基金项目“高速重载与极端环境下非金属摩擦副的承载与润滑机理”。论文对水润滑塑料合金轴承的弹流润滑进行了数值计算,并结合实验研究其润滑机理,对水润滑塑料合金轴承材料进行了改性研究,对水润滑轴承的应用进行了研究。研究的主要工作如下:论文在建立了水润滑塑料合金轴承弹流润滑模型的基础上,详细论述了多重网格算法在其计算过程中的具体应用方法,并编制了程序,对水润滑塑料合金轴承的弹流润滑从一维和二维问题着手进行了数值分析计算,绘出无量纲压力曲线和无量纲膜厚曲线,从理论上研究了水润滑塑料合金轴承的弹流润滑机理,通过理论计算划分出其在工作范围内混合摩擦区域、部分弹流润滑区域和弹流润滑区域,并结合实验分析摩擦因数在不同载荷、不同转速下的变化规律,对其润滑机理进行了深入研究。应用具体计算例分析了粘压关系对计算结果的影响,轴承间隙对性能的影响;研究了弹性模量对水润滑塑料合金轴承的性能影响,为制造高比压、大尺寸永润滑轴承的材料选择和材料改性研究提供理论指导;。从材料研究的角度出发,对材料进行了改性研究,在水润滑塑料合金材料中加入纳米氧化锌晶须,通过实验综合比较了加入纳米氧化锌晶须后材料的硫化性能、撕裂强度、扯断强度、扯断伸长率、阿克隆磨耗量、热空气加速老化性能,并通过比较用新材料制成的轴承与原轴承在不同载荷、不同转速下的摩擦因数变化规律,对比分析了纳米氧化锌晶须对材料和轴承摩擦磨损性能的影响。通过实验研究了水润滑塑料合金轴承的摩擦因数在低速下的变化规律,从而研究其低速下的润滑机理;通过实验研究其摩擦因数在不同周向安装位置的变化规律,确定了其最佳的周向安装位置。论文在以下几方面取得了创新性成果:运用多重网格算法对水润滑塑料合金轴承的弹流润滑进行了数值计算,并绘出无量纲压力和无量纲膜厚曲线,划分出其在工作范围内混合摩擦区域、部分弹流润滑区域和弹流润滑区域,并通过实验对其进行了验证,深入研究了其润滑机中文摘要
理。运用数值计算结果分析了弹性模量对水润滑轴承的摩擦磨损性能的影响,为轴承材料的改性和选择提供理论指导。研究了纳米氧化锌晶须加入到塑料合金中,活化了硫化体系,并参与了硫化反应的实质,同时综合研究了材料改性对材料性能的影响,并结合实验研究了材料改性对轴承性能的影响,表明纳米氧化锌晶须有利于提高水润滑塑料合金轴承的摩擦磨损性能。实验结合理论,对低速下水润滑轴承的润滑机理进行了深入分析;在轴承的应用上,通过实验确定了最佳的周向安装位置。关键词:水润滑轴承,塑料合金,润滑机理,多重网格算法,摩擦性能重庆大学博士学位论文
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髀课题的背景及实用意义轴承是机器中用来支撑传动轴的一种关键基础零件,通常分为滑动轴承和滚动轴承两大类,随着流体力学理论的建立和数值计算技术的发展,滑动轴承的应用日益广泛,已大量应用于船舶、军舰、金属切削机床、汽车、轧钢机、仪表、冶金、矿山等设备中。减少滑动轴与轴承间的动摩擦,提高机械效率,一直是滑动轴承设计者所研究和需要解决的重要课题。据有关资料统计目前世界上约有%的能源消耗在不同形式的摩擦上浚渲谢岢邢脑颊/。近年来随着水润滑轴承的逐步推广应用,改变了长期以来机械传动系统中往往是以金属构件组成摩擦副的传统观念,不仅节省了大量矿物油料和贵重有色金属等日趋匮乏的战略资源,而且简化了传动机械轴系结构,避免因使用金属轴承润滑油泄漏污染水环境的状况。基于资源节约与环境友好的高性能水润滑轴承关键技术,涉及机械设计、摩擦学、表面工程、材料学、润滑力学等多学科交叉综合研究内容。高速、重载、减振、降噪、高可靠、长寿命和大尺寸的高性能水润滑轴承技术,迄今为止是国内尚未外攻克的关键技术难题。因此,从特殊与极端环境下的高性能水润滑轴承润滑机理、材料和结构等方面着手研究,对于解决这些难题和推动水润滑轴承技术的广泛应用,培育新的环保产业和经济增长点,具有重要的理论与工程实用价值。长期以来,机械传动装置特别是船舶推进系统中的轴承摩擦副,往往以金属构件组成