刚柔球面接触副关节轴承的摩擦诱导成膜机理研究

摘要

自润滑关节轴承是一种在外圈内球面镶嵌或粘结一层自润滑衬垫层的球面滑动轴承，具有自润滑、免维护、长寿命、承载力大等特点，从而满足其在铁路机械、轻工、航空航天等领域的要求。随着自润滑关节轴承在各个领域的广泛应用，尤其在高铁、航空航天、军工等高新科技领域的应用需求量增加，对自润滑关节轴承的性能提出了更高的要求，如：服役性能、可靠性、使用寿命等。但关节轴承在一些重载、大扭矩等工况下工作，往往因轴承的摩擦学性能急剧下降，使内外圈配合面因胶合出现抱死现象或因磨损导致内外圈配合间隙过大而使轴承的运动特性丧失，导致轴承失效。由于摩擦转移膜一般都会在自润滑衬垫层与内圈外球面相对滑动过程中形成，而其形成状况将直接影响自润滑关节轴承的运行特性、摩擦磨损性能及使用寿命。因此，开展刚柔球面接触副关节轴承的摩擦诱导成膜机理对于提高其服役性能和使用寿命具有重要意义。本文以模拟实际工况下使用的 PTFE/芳纶纤维编织衬垫自润滑关节轴承为研究对象，对不同前处理制备的关节轴承进行剥离强度测试和摩擦学性能试验，考察了前处理工艺对关节轴承粘接和摩擦学性能的影响，并对关节轴承的粘接性能以及摩擦学性能对其成膜性能的影响进行了分析，深入分析了衬垫前处理工艺对刚柔球面接触副关节轴承摩擦诱导成膜机理和磨损机理的影响。主要研究工作如下：
　　通过对不同前处理的关节轴承进行剥离试验，分析了前处理对关节轴承粘接性能的影响规律。在同一加载载荷及摆动频率下对衬垫改性前、后的关节轴承进行不同摆动时间下的摩擦学性能试验，探讨了衬垫前处理对关节轴承摩擦系数、磨损量及摩擦温度的影响。
　　采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和 X-光电子能谱(XPS)对不同前处理轴承磨损后衬垫表面的微观形貌和元素组成进行了分析，探讨了前处理关节轴承的粘接性能以及摩擦学性能对其成膜性能的影响，深入分析了衬垫前处理工艺对刚柔球面接触副关节轴承摩擦诱导成膜机理及磨损机理的影响，并创建了关节轴承摩擦诱导成膜过程的物理模型。研究结果对进一步改善关节轴承在摩擦磨损过程中的成膜性能，进而提高自润滑关节轴承服役性能和使用寿命具有一定的参考价值。

目录

第1章绪论

1.1引言

1.2国内外刚柔接触副关节轴承的摩擦诱导成膜机理的研究现状

1.3课题的提出及意义

1.4课题的研究内容

第2章试验设备及研究方法

2.1粘接性能

2.2摩擦磨损性能

2.3微观分析

2.4本章小结

第3章刚柔球面接触副关节轴承的摩擦诱导成膜机理分析

3.1关节轴承的粘接性能

3.2关节轴承的摩擦学性能

3.3前处理工艺与关节轴承摩擦诱导成膜性能的关联分析

3.4刚柔球面接触副关节轴承的成膜机理分析

3.5本章小结

第4章刚柔球面接触副关节轴承的磨损机理分析

4.1前处理工艺对关节轴承表面材料物理化学变化的影响

4.2衬垫前处理工艺对刚柔球面接触副关节轴承磨损机理的影响

4.3衬垫前处理关节轴承的成膜性能对磨损机理的影响性分析

4.4本章小结

第5章结论与展望

5.1研究结论

5.2本论文研究的创新点

5.3展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果