為克服傳統(tǒng)傳動滑動螺旋副摩擦因數(shù)大、效率低的缺點(diǎn),提出一種帶襯層螺母的創(chuàng)新方案:螺母以鋼為基體,襯層為碳纖維織物增強(qiáng)聚合物自潤滑復(fù)合材料,兼有高的承載能力和低的摩擦因數(shù)。研究自潤滑復(fù)合材料的配方、制備工藝、減摩機(jī)理和摩擦學(xué)性能。襯層表面的織構(gòu)形成微潤滑池,固-液協(xié)同潤滑改善了重載下的潤滑效果;襯層采用成形加工并在表面形成潤滑油道,進(jìn)一步改善了潤滑條件。開發(fā)了新型螺旋副的制備工藝并研制了630 kN壓力機(jī)實(shí)用螺母,測試表明,新型螺母較ZCuSn10Pb1青銅螺母的工作性能有較大提高,重載條件下復(fù)合材料螺母摩擦因數(shù)降低了21.2%,而傳動效率提高了10.6%。新型螺旋副的開發(fā),不僅解決了伺服壓力機(jī)的發(fā)展的一個瓶頸問題,而且對于所有采用螺旋傳動的機(jī)械裝備都具有重要的意義。 

【文章來源】：機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2017,53(13)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

μ-t特性對比(無油槽，F(xiàn)s＝550N)

月2017年7月孫友松等：新型高效鋼背/自潤滑復(fù)合材料襯層結(jié)構(gòu)傳動螺母153因數(shù)，當(dāng)載荷為1250N時，無油槽的摩擦因數(shù)為0.037，A型油槽為0.027，B型油槽為0.019。開了對數(shù)螺旋油槽，復(fù)合材料試樣摩擦因數(shù)降低了48.6%。圖2試環(huán)油槽結(jié)構(gòu)圖3油槽對摩擦因數(shù)的影響1.6摩擦磨損機(jī)理分析磨損表面SEM、EDS分析表明，未添加潤滑組分的CF/EP復(fù)合材料主要表現(xiàn)為黏結(jié)磨損特性，加入MoS2通過抑制樹脂向鋼環(huán)表面的黏結(jié)，使材料主要表現(xiàn)為疲勞磨損特性，疲勞碎裂的磨屑均布在偶件鋼環(huán)表面起到了減摩作用。圖4為油潤滑重載試驗(yàn)偶件端面磨損照片，d為試件有油槽，其余均無油槽。Fs為穩(wěn)定載荷，F(xiàn)I為啟動載荷，試驗(yàn)條件及結(jié)果見表1。圖5為復(fù)合材料試件磨損SEM照片。從圖中可以得出以下結(jié)論。表1試驗(yàn)條件及結(jié)果載荷Fs/N載荷FI/N時間t/min摩擦因數(shù)μa950650600.060b1550650600.065c5505501200.132d1850150600.027(1)ZQSn6-6-3偶件在對磨120min后表面覆蓋著一層較厚的銅質(zhì)轉(zhuǎn)移膜，同時，在環(huán)區(qū)中央可見較深的磨粒磨損溝槽，摩擦因數(shù)μ=0.132，說明ZQSn6-6-3－45鋼環(huán)在該條件下處于邊界潤滑摩擦狀態(tài)。(2)對復(fù)合材料，當(dāng)Fs=950N，t=60min時鋼環(huán)中央開始出現(xiàn)明顯的材料轉(zhuǎn)移膜環(huán)區(qū)(圖4a)，環(huán)區(qū)寬度隨法向載荷的增大而逐漸變寬(圖4b)。說明接觸環(huán)形區(qū)域中心地帶為潤滑惡劣區(qū)，隨著載荷的增加，油完全不能進(jìn)入，由邊界潤滑變?yōu)轲そY(jié)磨損。(3)由于潤滑油槽的存在，潤滑條件改善，尤其接觸帶中央潤滑惡劣區(qū)更甚，寬度大為減少。與未開油槽時相比，盡管載荷由1550N提高到1850N，摩擦因數(shù)卻由0.065降為0.027，降幅近60%。圖4油潤滑下復(fù)合材料、ZQSn6-6-3偶件磨損面照片(4)復(fù)合材料偶件表面無明顯的磨粒磨痕。碳纖維對法向?

月2017年7月孫友松等：新型高效鋼背/自潤滑復(fù)合材料襯層結(jié)構(gòu)傳動螺母153因數(shù)，當(dāng)載荷為1250N時，無油槽的摩擦因數(shù)為0.037，A型油槽為0.027，B型油槽為0.019。開了對數(shù)螺旋油槽，復(fù)合材料試樣摩擦因數(shù)降低了48.6%。圖2試環(huán)油槽結(jié)構(gòu)圖3油槽對摩擦因數(shù)的影響1.6摩擦磨損機(jī)理分析磨損表面SEM、EDS分析表明，未添加潤滑組分的CF/EP復(fù)合材料主要表現(xiàn)為黏結(jié)磨損特性，加入MoS2通過抑制樹脂向鋼環(huán)表面的黏結(jié)，使材料主要表現(xiàn)為疲勞磨損特性，疲勞碎裂的磨屑均布在偶件鋼環(huán)表面起到了減摩作用。圖4為油潤滑重載試驗(yàn)偶件端面磨損照片，d為試件有油槽，其余均無油槽。Fs為穩(wěn)定載荷，F(xiàn)I為啟動載荷，試驗(yàn)條件及結(jié)果見表1。圖5為復(fù)合材料試件磨損SEM照片。從圖中可以得出以下結(jié)論。表1試驗(yàn)條件及結(jié)果載荷Fs/N載荷FI/N時間t/min摩擦因數(shù)μa950650600.060b1550650600.065c5505501200.132d1850150600.027(1)ZQSn6-6-3偶件在對磨120min后表面覆蓋著一層較厚的銅質(zhì)轉(zhuǎn)移膜，同時，在環(huán)區(qū)中央可見較深的磨粒磨損溝槽，摩擦因數(shù)μ=0.132，說明ZQSn6-6-3－45鋼環(huán)在該條件下處于邊界潤滑摩擦狀態(tài)。(2)對復(fù)合材料，當(dāng)Fs=950N，t=60min時鋼環(huán)中央開始出現(xiàn)明顯的材料轉(zhuǎn)移膜環(huán)區(qū)(圖4a)，環(huán)區(qū)寬度隨法向載荷的增大而逐漸變寬(圖4b)。說明接觸環(huán)形區(qū)域中心地帶為潤滑惡劣區(qū)，隨著載荷的增加，油完全不能進(jìn)入，由邊界潤滑變?yōu)轲そY(jié)磨損。(3)由于潤滑油槽的存在，潤滑條件改善，尤其接觸帶中央潤滑惡劣區(qū)更甚，寬度大為減少。與未開油槽時相比，盡管載荷由1550N提高到1850N，摩擦因數(shù)卻由0.065降為0.027，降幅近60%。圖4油潤滑下復(fù)合材料、ZQSn6-6-3偶件磨損面照片(4)復(fù)合材料偶件表面無明顯的磨粒磨痕。碳纖維對法向?


本文編號：3142443