旱区植物油作润滑油的摩擦学性能及磨损数据分析

摘要

伴随环境破坏的日益严重和矿物燃料的减少，能源问题亟待解决。在很多领域，矿物油被绿色润滑油替代已经成为一种趋势。寻找具有更好的润滑性能和抗氧化性能的植物油是目前研究的工作热点，而关于耐旱植物的种子油还很少有人研究。本文选择4种旱区作物作为研究对象，探讨旱区植物油的润滑性能。本文通过超临界CO2萃取技术提取植物油，通过MFTR-4000高速往复摩擦磨损试验仪分析植物油（沙棘、柠条、荷荷巴、芦荟）作为润滑基础油在钢/钢、钢/铜、钢/铝摩擦副上的摩擦磨损性能。采用光学显微镜(LV150N)观察其表面磨斑形貌，利用热失重分析仪(TGA-DSC)考察了其热稳定性，通过ANSYS有限元分析进行模拟仿真。试验结果表明:
　　1、利用CO2萃取技术提取植物油;利用热失重分析仪(TGA-DSC)分析可得:4种植物油的起始分解温度均较高，说明其结构稳定性非常好，在高温下仍能保持良好的润滑性能，能满足润滑油使用工况的要求。
　　2、沙棘油(SBO)、柠条油、荷荷巴油(JO)、芦荟油作为润滑油基础油均具有一定的润滑性能，在植物油中加入添加剂:二烷基二硫代氨基甲酸钼(MoDTC)、二烷基二硫代磷酸锌(ZnDTP)、及二者复配，可以有效的改善其摩擦磨损性能。在钢/钢摩擦副上，柠条中添加剂的减摩抗磨效果最优异;在钢/铜摩擦副上，柠条油和芦荟油中添加剂的加入均使摩擦系数减幅达到40％以上，减摩性能优异。在钢/铝摩擦副上，添加剂的加入对于基础油减摩抗磨性能的改变没有明显的规律性。
　　3、对试块表面磨斑分析可得:在以沙棘油为基础油的润滑体系中，不同的添加剂对其抗磨性能的改善也不同;在以柠条为基础油的润滑体系中，钢/铝摩擦副下，MoDTC和ZnDTP起拮抗作用，使磨痕宽度和犁沟数量增加;在以荷荷巴为基础油的润滑体系中，3种添加剂在钢/铜摩擦副上的抗磨性能均较差，说明荷荷巴油不适用于钢/铜摩擦副的设备上;在以芦荟油为基础油的润滑体系中，复配添加剂在钢/钢摩擦副上起拮抗作用，抗磨性能降低，在其余摩擦副上起协同作用，抗磨性能均有一定的改善。
　　4、利用ANSYS有限元分析软件，研究了磨损体积与磨损时间的变化关系，仿真分析了磨损表面的应力及应变的变化，并通过公式建立了磨损体积的分析模型，预测结果显示了较为理想的效果，对生产实践有指导意义。

目录

声明

摘要

1．1 选题背景及意义

1．2 环境友好型润滑油

1．3 绿色润滑油添加剂

1．4 研究现状

1．5 本文主要研究内容

第2章 试验设计

2．1 试验理论

2．2 试验材料

2．2．1 基础油

2．2．2 添加剂

2．2．3 摩擦副材料

2．3 试验方案

2．3．1 基础油的提取

2．3．2 润滑剂的配制

2．3．3 摩擦磨损试验

2．3．4 磨损表面形貌

2．3．5 热稳定性分析

第3章 基础油的制备

3．1．1 萃取原理

3．1．2 萃取特征

3．1．3 萃取优势

3．2 SFE的研究现状

3．2．1 SFE发展现状

3．2．2 SFE应用现状

3．3 试验设计

3．3．1 试验设备

3．3．2 原料处理

3．3．3 试验流程

3．4 本章小结

4．1 概述

4．2 沙棘油基础油的摩擦学性能

4．2．1 沙棘油热稳定性分析

4．2．2 钢-钢摩擦副

4．2．3 钢-铜摩擦副

4．2．4 钢-铝摩擦副

4．3 柠条基础油的摩擦学性能

4．3．1 柠条热稳定性分析

4．3．2 钢-钢摩擦副

4．3．3 钢-铜摩擦副

4．4．4 钢-铝摩擦副

4．4 基础油的摩擦学性能

4．4．1 荷荷巴油热稳定性分析

4．4．2 钢-钢摩擦副

4．4．3 钢-铜摩擦副

4．4．4 钢-铝摩擦副

4．5 芦荟油基础油的摩擦学性能

4．5．1 芦荟油热稳定分析

4．5．2 钢-钢摩擦副

4．5．3 钢-铜摩擦副

4．5．4 钢-铝摩擦副

4．6 本章小结

第5章 ANSYS有限元分析

5．1 有限元介绍

5．2 接触仿真模型的建立

5．2．1 有限元接触分析

5．2．2 有限元建模及参数选择

5．2．3 仿真结果的分析

5．2．4 磨损体积的仿真与预测

5．3 有限元热分析

5．4 本章小结

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果

致谢