【摘要】：線接觸副能夠承受比點接觸更大的載荷,因此在工程中得到廣泛地應(yīng)用。這些線接觸副通常工作在潤滑條件下,其壓力分布、膜厚及膜形對機(jī)器零部件的性能和壽命有很大影響。目前綜合考慮各種效應(yīng)的現(xiàn)代彈流潤滑理論已經(jīng)基本形成,并在進(jìn)一步完善的基礎(chǔ)上向更接近實際工況的方向發(fā)展。但是有限長線接觸副光彈流的實驗研究還是很少,而相關(guān)的非穩(wěn)態(tài)實驗研究至今尚未見報導(dǎo)。為了如實地考察工程中機(jī)械零件的潤滑狀況,本文對非穩(wěn)態(tài)(擺動工況)有限長線接觸副的彈流特性進(jìn)行了實驗研究。 一、根據(jù)光干涉原理,綜合分析了影響線接觸光彈流實驗的各種因素,采用新的設(shè)計方法,將試驗機(jī)由經(jīng)典的旋轉(zhuǎn)方式改變成沿直線運動的方式,基本上消除了透明材料所受到的彎矩作用,克服了試驗機(jī)難以承受重載的缺點,實驗最大載荷量為2450 N、最大接觸壓力為0.92 GPa。研制出一套非穩(wěn)態(tài)(擺動)線接觸純滾動光彈流實驗裝置。實驗滾子由兩浮動陪試滾子支承,實現(xiàn)了純滾動且有利于加載;驅(qū)動部分為曲柄滑塊機(jī)構(gòu),實驗滾子卷吸速度呈近似正弦規(guī)律變化;往復(fù)擺動頻率由電機(jī)控制。實驗裝置的光源采用氙氣冷光源,前端加一個中心波長為600 nm的窄帶濾光片,成為準(zhǔn)單色光;兩純滾動接觸體之間的干涉條紋通過顯微鏡由CCD拍攝,再由磁帶錄像系統(tǒng)采集。 二、在新研制出的光彈流實驗裝置上對對數(shù)凸度滾子開展了實驗對比研究。包括:①相同潤滑劑、相同載荷、不同擺動頻率;②相同潤滑劑、相同擺動頻率、不同載荷;③相同擺動頻率、相同載荷、不同潤滑劑。實驗表明:滾子的出口區(qū)有頸縮;潤滑劑粘度、載荷、擺動頻率等因素都對有限長線接觸滾子的彈流特性有一定的影響,其中影響最大的為擺動頻率,主要還是因為卷吸速度的影響。 三、對重載工況下的成膜性能進(jìn)行了實驗研究。所使用的透明材料為K9玻璃,實驗時發(fā)現(xiàn)當(dāng)最大接觸壓力為1.0 GPa時玻璃表面有壓潰現(xiàn)象,因此重載實驗的最大接觸壓力是在小于1.0 GPa下進(jìn)行。實驗表明:重載工況下滾子的端部有″邊緣效應(yīng)″和″閉合效應(yīng)″,載荷越重越明顯,滾子端部的油膜厚度比中部出口區(qū)油膜厚度還要小很多。 四、運用課題組已有的多重網(wǎng)格數(shù)值分析技術(shù)進(jìn)行理論分析,結(jié)果表明:理論計算值要大于實驗測量值,理論計算未能反映滾子中部出口區(qū)的頸縮;但兩者在膜厚隨速度的變化、閉合效應(yīng)以及膜厚建立的滯后方面都是一致的。 五、基于靜彈性理論,應(yīng)用數(shù)值計算方法,研究開發(fā)了一套可視化的對數(shù)滾子凸度設(shè)計的應(yīng)用軟件,并成功用于十字萬向節(jié)產(chǎn)品的設(shè)計中。經(jīng)產(chǎn)品的疲勞壽命實驗,結(jié)果表明該軟件在工程上有一定的實用價值。 研究工作有助于線接觸光彈流實驗的進(jìn)一步開展與完善,有助于認(rèn)識有限長線接觸彈流潤滑機(jī)理和特性的各種影響因素,可為線接觸副的工程優(yōu)化設(shè)計及其性能分析提供良好的基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TH117.2
【圖文】：

零件的工作性能和提高使用產(chǎn)生重大的影響。在點、線高副接觸中，由于線接觸能夠承受更大的載荷，因而在工程中受到廣泛應(yīng)用，例如在滾子類滾動軸承和相互嚙合的齒輪之間，如圖1-1所示。(a)滾子類滾動軸承 (b)齒輪嚙合圖1-1 線接觸副在工程中的應(yīng)用確定潤滑接觸區(qū)中的油膜厚度及其幾何形態(tài)是摩擦學(xué)研究最為重要的問題之一，因為它決定著一對相對運動材料表面的接近程度以及它們之間的接觸應(yīng)力

觸彈流；實驗結(jié)果給出了油膜形狀和油膜厚度極為詳實的信息，顯示了滾子端部修形與否對彈流油膜特性的影響，尤其是滾子端部的油膜厚度遠(yuǎn)比滾子中部出口處的小，對于滾子端部的油膜厚度和形狀影響都很大，如圖1-2所示。直母線滾子 修形滾子圖 1-2 線接觸油膜形狀[63]Wymer等的工作揭示了有限長線接觸彈流有許多個性問題需要進(jìn)行探索，為進(jìn)一步開展這項研究工作奠定了基礎(chǔ)，同時也是彈流光干涉實驗技術(shù)的一次重大突破。由于當(dāng)時修形輪廓實際使用還比較少，加工還相當(dāng)困難。他們沒有就不同

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)會議論文 前1條

1 王鵬;劉曉玲;宋大同;王召巖;;滾子副急停過程的彈流潤滑問題研究[A];第十一屆全國摩擦學(xué)大會論文集[C];2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 宋大同;動態(tài)條件下圓柱滾子軸承的潤滑性能分析[D];青島理工大學(xué);2013年

2 孫小龍;非穩(wěn)態(tài)條件下潤滑狀態(tài)實驗研究[D];大連海事大學(xué);2014年

3 劉f:麗;表面微點蝕及表面粗糙度對圓錐滾子熱彈流潤滑的影響研究[D];青島理工大學(xué);2014年

本文編號：2723852