陶瓷球轴承固体润滑涂层制备与承载特性研究

摘要

固体润滑陶瓷球轴承在工业领域中得到了广泛应用。滚动体表面和滚道表面润滑改性是轴承固体润滑的重要来源，同时接触表面改性对轴承内部承载特性和疲劳寿命产生重要影响。本文对陶瓷球表面固体润滑涂层的制备及固体润滑陶瓷轴承的承载特性进行研究，提出了三种陶瓷球表面制备自润滑膜的工艺，建立了固体润滑轴承内部接触分析的方法。
　　利用离子注入与沉积工艺在氮化硅陶瓷球和陶瓷片上制备了类金刚石（DLC）膜。陶瓷片表面较容易沉积均匀的DLC膜，而陶瓷球表面制备DLC膜时，需要设计特定夹具，使球在离子注入沉积过程中自由滚动。对制备的DLC膜的厚度、硬度、弹性模量、摩擦磨损等性能进行了测试，结果表明此工艺在陶瓷片和陶瓷球表面制备的DLC膜分布均匀，具备较好的结构、力学性能，具备较好的减摩抗磨性能。
　　利用球磨工艺在陶瓷球和钢球表面制备了MoS2薄膜。对制备的MoS2膜的厚度、元素成分、摩擦磨损等性能进行测试，结果表明钢球和陶瓷球表面制备的MoS2膜分布均匀，对表面粗糙度影响较小，改善了基体材料的抗磨性能。
　　利用转移法在陶瓷球表面制备聚四氟乙烯（PTFE）基复合材料润滑膜。完成了转移膜制备试验台的设计、安装、调试和初步试验。
　　利用ANSYS软件对陶瓷球轴承的承载特性进行分析，分别对无表面改性膜球—平面基体、球—轴承沟道、球—带表面改性膜平面基体三种模型进行了接触分析。结果表明ANSYS最大等效应力为赫兹接触应力的60％～80%，而表面改性薄膜对接触应力大小和分布深度均产生影响，适当设计改性膜层厚度可提高基体材料抗疲劳性能。

目录

陶瓷球轴承固体润滑涂层制备与承载特性研究

PREPARATION AND BEARING BEHAVIOR ANALYSIS OF SOLID LUBRICATION FILM IN CERAMIC-BALL BEARINGS

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.2 国内外研究现状

1.3 本课题主要研究的内容

1.1 课题来源及研究目的和意义

第2章 陶瓷球表面沉积固体润滑薄膜

2.1 引言

2.2 陶瓷球表面离子注入DLC膜

2.3陶瓷球表面DLC薄膜性能分析

2.4 本章小结

第3章 利用机械方法在陶瓷球表面制备固体润滑膜

3.2 球磨法制备固体润滑膜

3.3 转移法制备聚四氟乙烯基固体润滑膜

3.4 本章小结

3.1 引言

第4章 表面改性薄膜对球环配副接触特性影响分析

4.3 赫兹接触分析

4.4 有限元接触分析

4.5 本章小结

4.1 引言

4.2 接触问题分析方法

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢