界面滑移对滑动轴承织构表面摩擦力的影响

摘要

滑动轴承在机械中应用广泛，是机械设备的重要零件之一。在工程实际中，承载能力和摩擦阻力是描述滑动轴承性能的关键参数。界面滑移和表面织构均会对滑动轴承的润滑性能造成很大影响。许多学者已研究了两者对轴承承载能力的影响，然而其与摩擦阻力之间的关系却少有报道。尤其是对界面滑移和表面织构综合作用下的滑动轴承摩擦性能鲜有研究。因此，深入研究界面滑移和表面织构对于滑动轴承摩擦力的影响具有重要意义，这将为滑动轴承的应用和主动设计奠定新的理论基础。
　　针对不同情况，本文将界面滑移分为无滑移，仅上表面滑移，仅下表面滑移和两表面均滑移四种类型，并结合其发生的区域分别分析了摩擦阻力的变化；以力学平衡方程和牛顿粘性流体力学公式为基础，结合楔形油膜模型建立了界面滑移状态下滑动轴承摩擦阻力的计算模型，得出了轴承的摩擦阻力主要由轴颈线速度，油膜滑移比，轴承进出油口的压力、油膜厚度，和轴承承载力决定的结论；借助于有限元软件分析了不同滑移情况下界面滑移对摩擦阻力的影响规律，发现当油膜上下表面均发生滑移时，摩擦阻力会变的很小，仅为无滑移时的4％—17%。
　　通过对带有圆形凹坑织构的楔形油膜模型进行摩擦力的分析计算，发现在油液流动速度较快时，凹坑织构的减摩效应占主导，摩擦力随着凹坑织构直径的增大而减小；而在油液流动速度较慢时，结果却恰恰相反。另外，适当的增加圆形凹坑的深度可以改善模型的摩擦性能，但是过深的凹坑织构并不能发挥出其性能。由于圆形凹坑织构的影响范围有限，圆形凹坑间距的变化对摩擦力的影响很小。只有在滑移速度较小时，适当的增大模型收敛比才能减小摩擦力；在滑移速度较大时，增大收敛比反而会增加摩擦力。
　　最后，本文使用试验的方法研究了表面织构对动压滑动轴承摩擦力的影响。结果表明对于确定的工况，存在最佳的表面织构排列形式。即使是由相同尺寸和数量的织构单元所组成，排列形式不同也会造成表面织构整体的润滑性能变化。

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第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 表面织构的研究现状

1.3 界面滑移的研究现状

1.4 本文的章节及内容

第2章 界面滑移对滑动轴承摩擦力的影响

2.1 滑动轴承模型的建立

2.2 不同滑移状态下油膜速度分布和切应力分布

2.3 滑移对滑动轴承摩擦力的影响

第3章 滑移情况下圆形凹坑织构对滑动轴承摩擦力的影响

3.1 计算模型的建立

3.2 圆形凹坑位置对滑动轴承摩擦力的影响

3.3 圆形凹坑直径对滑动轴承摩擦力的影响

3.4 圆形凹坑深度对滑动轴承摩擦力的影响

3.5 圆形凹坑间距对滑动轴承摩擦力的影响

3.6 模型收敛比对滑动轴承摩擦力的影响

第4章 圆形凹坑织构对动压滑动轴承摩擦力影响的试验研究

4.1 试验内容

4.2 试验数据及分析

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果