水润滑条件下牛骨摩擦学特性实验研究

摘要

本文针对水液压阀摩擦副存在的选材问题，提出利用天然牛骨作为摩擦副材料的技术方案。开展了牛骨的可加工性、摩擦磨损和水润滑条件下的低速摩擦学特性研究。
　　对牛骨的主要力学性能、热膨胀性、吸水性和切削加工性进行了实验研究，分析了用牛骨制成的环形套处于自由和镶入金属厚壁套内等两种状态下吸水对其径向尺寸的影响，解决了牛骨材料应用于水液压阀的加工和设计方法等问题。
　　在端面腐蚀磨损试验机上分别用牛骨与316L、CFRPEEK、Al2O3陶瓷等材料配对，实验研究了摩擦副的摩擦磨损特性，分析了法向压力和滑动速度对摩擦系数和磨损量的影响规律，利用环境扫描电子显微镜对比分析磨损前后的表面形貌来研究磨损机理。结果表明：牛骨-Al2O3陶瓷的摩擦系数和磨损率比其他的配对方案都要小，表现出良好的摩擦磨损性能；牛骨与316L配对时，摩擦系数随滑动速度和法向压力的增加而降低，主要磨损机理为疲劳磨损和微切削；牛骨-CFRPEEK的主要磨损机理为粘着磨损，摩擦系数和磨损量都较大。
　　针对水液压阀运动副的低速运动特点，研制了专门的环-块式摩擦性能测试实验台，并对牛骨与316L、渗氮316L、Al2O3陶瓷等配对摩擦副在低速水润滑条件下的摩擦学特性进行了实验研究。实验发现摩擦系数随着速度的增加而减小；渗氮316L配对副的摩擦系数比未渗氮处理的要小，这是由316L渗氮后硬度和耐磨性提高了导致的。

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1 绪论

1.1 课题的研究目的和意义

1.2 水液压阀研究现状

1.3 水液压阀摩擦副研究现状

1.4 牛骨的基本结构和性质

1.5 本文主要研究内容

2 牛骨材料的加工工艺性研究

2.1 力学性能研究

2.2 工艺性实验研究

2.3 本章小结

3 水润滑条件下牛骨摩擦磨损特性的研究

3.1 牛骨的摩擦磨损性能

3.2 摩擦磨损机理分析

3.3 材料的摩擦磨损特性比较

3.4 本章小结

4 水润滑条件下牛骨的低速摩擦学特性研究

4.1 环-块式摩擦性能测试实验台的设计

4.2 牛骨在低速条件下的摩擦特性

4.3 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