天然骨应用于水液压阀的实验研究

摘要

先导式水压控制阀是水压传动与控制系统中的关键控制元件，它的性能好坏对水压传动与控制系统有较大影响。由于水介质特殊的理化特性，先导式水压控制阀中关键摩擦副的润滑和密封问题已成为影响先导式水压控制阀性能的关键问题。
　　本文从天然骨材料独特的天然孔隙结构受到启发，认为天然孔隙结构应有利于存储润滑液，提出用天然骨材料来改善水压控制阀中关键摩擦副的润滑与密封问题的观点。
　　通过在自制的环销摩擦实验机上将天然骨材料和316L、渗氮316L、Al2O3陶瓷、ZrO2陶瓷、碳纤维增强聚醚醚酮CFRPEEK之间进行相互配对，研究天然骨材料在低速水润滑条件下的摩擦磨损性能，发现骨与金属或陶瓷配对时摩擦系数较稳定且相差不大，大约为0.16~0.29，但骨与陶瓷配对时的磨损量相比骨与金属配对时的磨损量明显增多；骨与金属316L或渗氮316L配对时的磨损机理主要表现为骨脱落的颗粒对两表面产生的微切削，骨与陶瓷Al2O3或ZrO2配对时的磨损机理均主要为疲劳磨损，主要表现为骨表面的孔隙和微裂纹增多。
　　为研究天然骨材料的耐冲蚀和耐腐蚀性能，分别对天然骨材料进行了冲蚀实验和盐雾试验，并与316L和CFRPEEK两种材料进行比较。通过模拟阀口冲蚀实验发现天然骨材料的耐冲蚀性能较差，但在有背压情况下天然骨材料的耐冲蚀性能能够得到一定改善；通过在MSH型腐蚀磨损实验机加入自制石英砂浆液对这三种材料制成的试样进行标准型冲蚀实验，同样验证了天然骨的耐冲蚀性能较差。通过对天然骨材料进行盐雾试验，证明天然骨材料具有优良的耐海水腐蚀性能。
　　根据实验得到的天然骨材料的特性，将天然骨材料制成衬套过盈装配在阀座内孔中作为阀套，为阀芯提供导向支撑作用，应用该结构研制了先导式水压溢流阀样机。通过对样机进行静、动态性能实验，其优良的静、动态性能验证了采用天然骨材料做成阀套与不锈钢阀芯配对的方案的合理性，阀芯与阀套之间的润滑与密封性能良好，阀的整体性能优良；通过对样机进行仿真研究，发现主阀芯和主阀套之间存在一定大小的摩擦力将有益于主阀芯的稳定性。

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1 绪 论

1.1 课题来源、目的和意义

1.2 水润滑下材料摩擦磨损研究现状

1.3 水液压控制阀研究现状

1.4 本文主要研究内容

2 天然骨低速水润滑的摩擦学实验研究

2.1实验原理

2.2实验方案及结果分析

2.3 本章小结

3 天然骨的冲蚀实验

3.1冲蚀磨损机理

3.2 模拟阀口冲蚀实验

3.3 标准型冲蚀实验

3.4 盐雾试验

3.5 本章小结

4 先导式水压溢流阀的实验研究

4.1 样机设计

4.2 仿真研究

4.3 性能实验

4.4 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文和专利成果