论文摘要
在实际的润滑状况下,由于摩擦副自身磨损和外部环境的影响,润滑油内部不可避免的会有固体颗粒进入,形成所谓的液-固二相流体润滑。固体颗粒与润滑油的作用、固体颗粒与摩擦副表面的作用等问题对润滑性能将产生重要的影响,因此,展开液-固二相润滑的研究具有十分重要的理论和实际意义。本文从理论利试验两方面对液-固二相流体润滑进行了研究。结合了考虑流变特性的雷诺方程、液-固二相流体的粘度、密度及油膜极限剪应力等流变参数的变化方程,同时引入颗粒承载和微凸体承载并考虑表面粗糙度的影响,建立了相应的分析模型平和方法。通过研究表明:考虑表面粗糙度的液-固二相流体润滑的研究更加符合实际,微凸体的颗粒以及流体的承载与平均油膜厚度、颗粒浓度、颗粒直径、颗粒屈服应力利表面弹性模草等有很大的关系。深入剑润滑微观尺度,针对多颗粒存在情况下的液-固二相流体润滑问题,引入颗粒的何置、大小、颗粒间拦巨离等参数,建立了润滑模型,并且运用有限元法进行求解,研究了颗粒分布对润滑油膜压力利承载的影响,研究发现颗粒的进入使得颗粒处的油膜压力有了明显的增加,颗粒分布对润滑油膜压力分布和油膜承载有明显的影响。基于欧拉-拉格朗日模型,针对颗粒的动态行为及其对液-固二相流体润滑的影响问题进行了深入的分析,研究发现:颗粒在润滑区域存在三种运动形态,即从润滑区域山口处逃逸、住润滑区域入口处回旋、从润滑区域入口处逃离润滑区域,颗粒的初始位置对颗粒的运动状态有很大的影响,摩擦副的速度利流体的粘度对颗粒在润滑区域的运动也有一定影响。在自行研制的端面摩擦磨损试验机上设计了相应的试验进行了试验研究。通过在润滑油中添加不同种类、大小利含量的颗粒分别进行试验,在线测量了润滑过程中摩擦系数和温度的变化情况。综上,论文分别从颗粒的静态行为和动态行为对液-固二相流体润滑进行了理论分析,并设计相应的试验进行探讨,研究了颗粒行为对液-固二相流体润滑的影响,对促进液-固二相流体润滑理论的发展和完善将起到重要作用。
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摘要ABSTRACT致谢第一章 绪论1.1 引言1.2 国外研究发展现状1.2.1 颗粒对粘度的影响1.2.2 双流体润滑模型1.2.3 颗粒产生的摩擦力1.2.4 颗粒在润滑区域的行为特性1.2.5 颗粒对摩擦副磨损和擦伤的影响1.3 国内研究现状1.4 国内外研究现状评述1.5 本文的研究内容及组织1.5.1 课题来源1.5.2 研究内容第二章 考虑表面粗糙度的液-固二相流体润滑分析2.1 引言2.2 基本理论和模型2.2.1 物理模型和雷诺方程2.2.2 流变学参数2.2.3 载荷分配2.2.4 摩擦力2.2.5 油膜平均温升2.3 数值计算2.4 结果与讨论2.4.1 不同假设的效果讨论2.4.2 各成分承载的变化2.4.3 颗粒直径和质量分数对承载和温升的影响2.4.4 颗粒压缩和剪切屈服特性产生的影响2.4.5 粗糙度与颗粒直径的耦合作用2.4.6 粗糙度与颗粒浓度的耦合作用2.4.7 表面弹性模量与颗粒剪切屈服应力2.5 本章小节第三章 颗粒分布对油膜压力的影响3.1 引言3.2 数学模型3.2.1 理论模型推导3.2.2 油膜厚度方程3.2.3 油膜承载3.3 数值求解3.4 结果与讨论3.4.1 最小油膜厚度相同时颗粒分布对油膜压力的影响3.4.2 相同承载下颗粒分布对润滑性能的影响3.4.3 不同承载下颗粒分布对润滑性能的影响3.4.4 油膜厚度方程不同时颗粒对压力分布的影响3.5 本章小结第四章 颗粒在润滑区域的运动形态模拟4.1 引言4.2 基本理论4.2.1 流体控制方程4.2.2 颗粒在流体中的受力分析4.2.3 边界条件4.2.4 颗粒轨道方程的计算4.3 数值模拟4.3.1 离散模型介绍4.3.2 建模及网格划分4.3.3 软件仿真和编程计算对比4.3.4 离散模型模拟颗粒流动4.4 结果与讨论4.4.1 颗粒轨迹在润滑区域的三种运动形式4.4.2 颗粒初始位置对颗粒运动轨迹的影响4.4.3 颗粒直径对颗粒轨迹的影响4.4.4 摩擦副表面速度对颗粒轨迹的影响4.4.5 流体粘度对颗粒轨迹的影响4.4.6 对润滑性能的影响4.5 本章小结第五章 试验研究5.1 引言5.2 试验设计5.2.1 试验机原理简介5.2.2 试件设计5.2.3 润滑油、及颗粒的理化特性5.2.4 试验油样配制5.2.5 试验注意事项5.3 试验结果与讨论5.3.1 颗粒特性对摩擦的影响5.3.2 质量分数对摩擦的影响5.3.3 颗粒尺寸对摩擦的影响5.4 本章小节第六章 结论与展望6.1 论文主要结论6.2 论文创新点6.3 展望参考文献攻读博士学位期间参与的科研项目攻读博士学位期间公开发表的论文
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