表面微深孔对高副接触零件减磨效应研究

摘要

随着越来越多的高速、重载传动机构的出现，零件的工作条件愈来愈苛刻，零件的使用寿命越来越短。因此，提高零件的使用寿命是现代工程中面临的一个重要难题，另外，在以节能减排为主题的当今社会中，提高零件的使用寿命对全球经济的可持续发展具有重要的影响。提高零件的使用寿命，其中最有效的一种方法就是降低零件接触表面的磨损。目前，提高零件表面耐磨性能常用的方法主要有:改变材料的化学成份与组织结构、改变热处理工艺以及材料的表面改性技术等。在此，本文提出了一种提高零件耐磨性的方法——在零件表面制造很多排列有序的微深孔;由于零件表面在重载情况下，接触面会产生变形，使接触区的微深孔容积变小，可以在接触区产生挤油现象，从而增加了接触区的油膜厚度，已达到减磨效果。
　　 本文主要介绍了利用激光加工技术在零件表面制造微深孔的方法，阐述了激光加工过程中影响微深孔加工的因素，以及应用HGL-LCY300激光加工设备在圆柱滚轮表面加工出直径为0.2～0.4mm左右，孔深为1.5～2.0mm左右的众多排列有序的微深孔。在经典弹流动力润滑理论的基础上推导出零件表面具有微深孔时的弹流动力润滑方程组;利用数值分析的方法，对润滑方程组进行数值求解。将计算结果与光滑零件表面在相同条件下求得的数值结果作比较，得出了零件表面在有微深孔时能增大接触区的油膜厚度，也能降低接触区的油膜压力。并且分析了节点数目、载荷、速度和微深孔流量的变化对润滑油膜的压力和油膜厚度的影响，得出了以下结论:(1)计算区域的节点数划分对数值结果有一点的影响，节点数越多，弹流润滑油膜的最大压力不断下降，而最小油膜厚度不断上升，但数值变化不大，同时获得数值结果越慢。(2)在相同条件下，随着载荷的增加，油膜的最大压力和最小厚度都在增大，但是，零件表面所具有的微深孔的最小油膜厚度要比光滑表面的最小油膜厚度要大，而最大油膜压力相对要小。(3)在相同条件下，流体的速度在不断增大，对最大油膜压力影响不是太明显，相反，随着速度在不断增大，最小油膜膜厚变化明显。(4)微深孔流量发生变化，最小油膜厚度变化不怎么明显，但是比光滑零件表面的油膜厚度变化要大，而最大油膜压力在不断减小，同时也给出了微深孔总流量的一个合理变化范围。
　　 本文还介绍了减磨润滑的对比试验的设计，并在有限的实验条件下进行零件耐磨性的对比试验，进一步验证了零件表面具有微深孔时具有良好的耐磨性，提高了零件的使用寿命。

目录

摘要

主要符号

第一章 绪论

1．1 选题的目的与意义

1．2 零件表面耐磨性能研究概述

1．2．1 常用减磨方法

1．3 润滑理论概述

1．3．1 弹流润滑研究的基本问题

1．3．2 国内外润滑理论的研究进展

1．4 新型减磨方法

1．4．1 生物功能表面仿生研究

1．4．2 减磨润滑新方法的提出

1．5 本文的研究内容与研究目标

1．5．1 本文的主要内容

1．5．2 研究目标

1．6 本章小结

第二章 微深孔加工方法

2．1 表面微造型常用方法

2．1．1 电火花加工

2．1．2 电解加工

2．1．3 超声加工

2．1．4 电子束加工

2．1．5 离子束加工

2．1．6 机械钻削加工

2．1．7 激光加工

2．2 微深孔制造技术

2．2．1 激光加工的基本原理

2．2．2 激光打孔质量的工艺参数分析

2．2．3 打孔实验

2．3 本章小结

第三章 零件表面具有微深孔时的弹流润滑理论

3．1 弹性流体动力润滑基本方程

3．1．1 雷诺方程

3．1．2 膜厚方程

3．1．3 载荷平衡方程

3．1．4 润滑油粘压方程

3．1．5 润滑油密压方程

3．1．6 边界条件

3．2 零件表面微深孔润滑基本方程

3．2．1 零件表面微深孔润滑方程的推导

3．2．2 基本方程无量纲式

3．3 本章小结

第四章 零件表面具有微深孔的润滑计算的数值解法

4．1 润滑方程组的离散

4．1．1 Reynolds方程的离散

4．1．2 膜厚方程的离散

4．1．3 载荷方程的离散

4．2 数值求解方法

4．2．1 压力的松弛迭代

4．3 方程组的求解与分析

4．3．1 参数的确定

4．3．2 求解方程组

4．3．3 不同节点数对数值求解结果的影响

4．3．4 参数对弹流润滑性能的影响

4．4 本章小结

第五章 试验分析与研究

5．1 实验台架的研制

5．1．1 实验台架结构方案的比较

5．1．2 试验台架结构设计

5．2 模型的设计与简化

5．3 微深孔样件磨损对比实验

5．4 本章小结

第六章 论文总结

6．1 主要研究工作与主要创新点

6．1．1 研究工作总结

6．1．2 主要创新点

6．2 研究工作展望

参考文献

附录：

程序1

程序2

程序3

致谢

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