自润滑关节轴承衬垫研制及摩擦磨损性能研究

摘要

作为自润滑关节轴承最为核心的组成部分，自润滑衬垫性能及其摩擦磨损行为受到了国内外学者与轴承生产厂家的广泛关注。本文在国家863项目“高端自润滑关节轴承关键技术的研究与产品开发”的资助下，从编织结构对自润滑衬垫摩擦磨损性能影响、减摩及耐磨填料对自润滑摩擦磨损性能的影响以及自润滑材料摩擦磨损过程中的材料转移机理等方面对自润滑衬垫的性能及摩擦磨损行为展开了深入研究。在试验研究和机理分析的基础上，优化了自润滑衬垫的各项参数，开发了一种综合性能优异的自润滑衬垫材料，通过平面试样和轴承试样的方式考核了自润滑衬垫的摩擦磨损性能。本论文的主要工作如下：
　　（1）研究了织物结构参数如纤维结构（膜裂单丝纤维和复丝纤维）、编织层数（单层织物和双层织物）以及编织密度等因素对自润滑衬垫摩擦磨损特性的影响，确定了织物结构参数与自润滑衬垫热机械性能、减摩性能以及耐磨性能之间的对应关系；研究了织物结构参数对树脂浸润性、结合力、粘接性能、热机械性能、滞留磨屑能力以及转移膜特性等参数的影响，揭示了结构参数影响自润滑衬垫摩擦磨损性能的过程及内在作用机理。
　　（2）研究了不同特性的纳米级及亚微米级填料对自润滑衬垫摩擦磨损性能的影响规律及其内在作用机理，针对单一纳米级或亚微米级填料在改善自润滑材料摩擦磨损性能方面的不足，提出了多填料耦合作用解决单一填料填充时自润滑衬垫低摩擦系数和高耐磨性能难以相互匹配的问题。根据上述研究结果，揭示了组合填料改善自润滑衬垫综合性能的作用机理。
　　（3）根据自润滑关节轴承使用过程中的各种典型工况，研究了不同滑动速度、试验负载以及不同对磨件表面形貌等因素对自润滑材料转移行为及转移膜形成过程的影响；通过对比不同试验工况下对磨表面上形成转移膜的形貌、厚度以及耐磨性等参数，结合自润滑材料在该工况下的摩擦磨损性能，揭示了不同工况下自润滑材料的摩擦磨损机理和转移膜的形成机理，根据上述研究结果，确定了最优转移膜形成的条件。
　　（4）根据本文研究结果开发了一种关节轴承用自润滑衬垫，并通过平面试样寿命试验和轴承试样寿命试验两种方式对自润滑衬垫进行试验考核，考核试验结果表明无论是平面试样还是轴承试样，自润滑衬垫均具有良好的耐磨性和自润滑特性，从而验证了自润滑衬垫改性方法和摩擦磨损机理分析的合理性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1课题背景与研究意义

1.2国内外研究现状

1.3本文主要研究工作

1.4本文结构纲要

第二章 自润滑衬垫制备及性能测试方法

2.1引言

2.2试验用原材料

2.3衬垫制备工艺

2.4试验方案及试样制备

2.5本章小结

第三章 织物结构对自润滑衬垫性能影响研究

3.1引言

3.2纤维结构对自润滑材料摩擦性能的影响

3.3编织层数对自润滑衬垫摩擦性能的影响

3.4编织密度对自润滑材料摩擦性能的影响

3.5自润滑材料动/静摩擦特性分析

3.6本章小结

第四章 填料对自润滑材料摩擦性能的影响

4.1引言

4.2试验方案介绍

4.3单一填料对自润滑材料摩擦性能的影响

4.4组合填料对自润滑材料摩擦性能的影响

4.5摩擦表面微观形貌分析

4.6填料对自润滑材料摩擦性能影响分析

4.7本章小结

第五章 摩擦过程材料转移机理研究

5.1引言

5.2试样制备及性能评定方法

5.3速度对材料转移行为及转移膜性能的影响

5.4压力对材料转移行为及转移膜性能的影响

5.5对磨面形貌对材料转移行为及转移膜性能的影响

5.6转移膜形成机理分析

5.7本章小结

第六章 自润滑衬垫耐磨寿命试验研究

6.1引言

6.2平面寿命考核试验

6.3轴承试样寿命试验研究

6.4轴承摩擦磨损机理研究

6.5本章小结

第七章 全文总结

7.1研究内容总结

7.2论文创新点

7.3研究展望

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文及获奖情况

攻读博士学位期间参与的科研项目

致谢