基于温度变化的润滑脂对接触疲劳寿命影响的研究

论文摘要

轴承在我国航空、航天、机械、国防等工业领域应用广泛,它的寿命将直接影响主机的工作状态。轴承的主要失效形式是滚动接触疲劳,研究和改善润滑剂的润滑性能是提高轴承滚动接触疲劳寿命和工作可靠性的重要途径。随着现代工业的发展,轴承在工作中经常处于温度变化的环境中,因此当温度变化时,润滑脂润滑性能对接触疲劳寿命的研究具有重要的理论意义和实用价值。本文选用3#通用锂基脂作为试验用脂,并对原有滚动接触疲劳试验台进行了改进,分别在五个不同的环境温度下测量得出滚动接触区的温度。同时计算得到了接触区产生的摩擦生热率及试验的边界条件,利用ANSYS软件进行温度场分析,通过仿真得到接触区温度。两者对比得到了润滑脂在工作中实际所处的温度。利用威布尔斜率k,额定寿命L10和中值寿命L50作为评价指标,研究了不同温度对滚动接触疲劳寿命的影响,得出接触疲劳寿命随温度的升高而降低。在试验设定温度范围内,温度的变化只会对润滑条件产生影响,因此接触疲劳寿命的变化反映了润滑脂热特性的变化。试验结果表明,温度上升基础油的蒸发量增加,并且在高温时蒸发严重;粘度会有大幅下降,造成分油量增加,油膜承载力下降;润滑脂的强度极限也随之降低,导致润滑脂的分油量增加,附着力下降;这些因素综合作用的结果,最终导致润滑脂润滑性能的降低,与接触疲劳寿命试验结果相吻合。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪 论
• 1.1 课题背景
• 1.2 研究的目的和意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 滚动接触疲劳的研究
• 1.3.2 润滑脂的研究
• 1.3.3 温度对润滑脂的影响的研究
• 1.4 课题研究的主要内容
• 第2章 疲劳试验机的改进及疲劳试验设计
• 2.1 试验机及试验材料
• 2.1.1 试验机
• 2.1.2 试验材料
• 2.2 试验台的改进和试件的设计
• 2.2.1 试验台的改进
• 2.2.2 试件的设计
• 2.3 接触应力的确定
• 2.4 润滑脂的选择及使用
• 2.4.1 润滑脂的选择
• 2.4.2 填脂量的确定
• 2.5 本章小结
• 第3章 滚动接触疲劳试件温度场分布
• 3.1 摩擦力矩的分析和计算
• 3.1.1 摩擦力矩的分析
• 3.1.2 摩擦力矩的计算
• 3.2 边界条件的计算
• 3.2.1 对流换热系数
• 3.3 温度场分布及分析
• 3.3.1 模型的假设简化
• 3.3.2 温度场仿真与试验结果的比较
• 3.4 本章小结
• 第4章 滚动接触疲劳试验结果及分析
• 4.1 脂润滑条件下疲劳寿命试验结果分析
• 4.1.1 试验结果
• 4.1.2 威布尔分布曲线
• 4.1.3 试验数据分析
• 4.2 温度变化对脂润滑性能的影响机理
• 4.2.1 润滑脂蒸发性的影响及试验分析
• 4.2.2 润滑脂粘温特性试验及分析
• 4.2.3 温度对润滑脂强度极限的影响
• 4.3 其他因素对接触疲劳寿命的影响
• 4.4 脂润滑接触疲劳寿命的机理分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢