界面滑移条件下弹性流体动力润滑摩擦系数的研究

论文摘要

本课题主要对界面滑移条件下弹流接触副的摩擦力特性进行了研究。为了实现界面滑移条件下弹流接触副摩擦系数的精确测量,对实验室已有的设备进行升级,开发了专用的摩擦力测力系统。通过机器视觉系统实时跟踪观察发生界面滑移时的油膜形状变化,同时采集摩擦力。针对实验系统玻璃盘支撑轴承转动副对摩擦力测试的影响进行了系统的研究,结果表明轴承转动副的阻力对摩擦力测试有不可忽视的影响,通过实验得到了摩擦力测量的修正公式。实验研究了封闭润滑油对弹流润滑点接触副启动过程中的纯滑摩擦系数的影响。实验中,点接触通过钢球-玻璃盘接触实现。分析比较了有封油、无封油及不同封油量等各种条件下,点接触副启动过程中的摩擦系数。实验研究了入口凹陷的产生与消失过程中,点接触润滑副摩擦系数的变化规律。通过实验揭示了卷吸速度、载荷以及不同润滑油对摩擦系数变化趋势的影响。此外,将实验所得摩擦系数曲线与经典Stribeck曲线进行了对比,并且对比较结果给出了初步的理论分析。利用Circular极限剪应力模型,对摩擦系数进行了数值模拟计算。就速度、载荷等对摩擦系数变化趋势的影响进行了分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 物理量名称及符号表
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 摩擦力与摩擦系数研究发展史
• 1.3 Stribeck 曲线
• 1.4 摩擦力摩擦系数的国内外研究现状及水平
• 1.5 本文的主要研究内容及意义
• 1.5.1 本文的研究内容
• 1.5.2 本文的研究意义
• 第2章 光学弹流摩擦力测量系统
• 2.1 总述
• 2.2 摩擦力测量系统
• 2.2.1 采集程序
• 2.2.2 传感器的选择
• 2.2.3 数据采集卡的选择
• 2.2.4 传感器-采集卡-计算机的连接
• 2.3 运动控制系统
• 2.3.1 伺服电机与伺服驱动器
• 2.3.2 运动控制卡的选择
• 2.4 油膜图像采集系统
• 2.4.1 图像采集卡和CCD 的选择
• 2.4.2 显微镜的选择
• 2.4.3 光源的选择
• 2.4.4 油膜干涉图像的处理
• 2.5 实验台主要机械部件
• 2.5.1 玻璃盘回转系统
• 2.5.2 钢球回转系统
• 2.5.3 加载系统
• 2.6 实验条件
• 2.7 本章小结
• 第3章 轴承转动副对摩擦力测量的影响
• 3.1 总述
• 3.2 爬行现象研究
• 3.2.1 试验方法
• 3.2.2 试验仪器及设备
• 3.2.3 试验结果及讨论
• 3.3 轴承转动副的影响研究
• 3.3.1 试验仪器及设备
• 3.3.2 试验模型1
• 3.3.3 模型1 实验结果及讨论
• 3.3.4 试验模型2
• 3.3.5 模型2 试验结果及讨论
• 3.4 结论
• 3.5 本章小结
• 第4章 封闭润滑油纯滑摩擦特性的实验研究
• 4.1 总述
• 4.2 实验条件及实验方法
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.4 结论
• 4.5 本章小结
• 第5章 界面滑移条件下点接触 Stribeck 曲线的研究
• 5.1 总述
• 5.2 实验装置及实验条件
• 5.3 实验结果与讨论
• 5.3.1 卷吸速度对摩擦系数的影响
• 5.3.2 载荷对摩擦系数的影响
• 5.4 结论
• 5.5 本章小结
• 第6章 界面滑移条件下摩擦系数的数值分析
• 6.1 总述
• 6.2 基于 Circular 模型的弹流数值计算
• 6.2.1 数学模型
• 6.2.2 Circular 模型的引入
• 6.3 数值分析结果与分析
• 6.3.1 润滑油特性和初始输入参数
• 6.3.2 数值计算结果
• 6.4 结论
• 6.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间完成的学术论文
• 致谢