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水润滑超高分子量聚乙烯轴承有限元分析及摩擦实验研究

王美术  
【摘要】:本文选取具有耐腐蚀且有良好摩擦磨损性能的超高分子量聚乙烯作为对海水润滑性能研究时的轴瓦材料。论文对海水润滑超高分子量聚乙烯材料径向轴承的流体动力润滑及等温弹流润滑性能进行了数值分析;对轴承的运动进行仿真,比较了不同的轴承结构对轴承应力及应变的影响;最后,运用环块摩擦磨损试验机,对超高分子量聚乙烯材料在干摩擦、湿润滑、海水润滑时的摩擦磨损性能进行了试验研究。 首先,在等温线接触弹流润滑模型的基础上,分析了超高分子量聚乙烯轴承处于海水润滑时,海水润滑膜膜厚和压力随转速、载荷的变化关系。 其次,以水润滑轴承为研究对象,利用ProE/Mechanica模版,对水润滑轴承进行有限元分析,通过改变超高分子量聚乙烯轴承的沟槽形状及偏位角,并建立不同的模型,观察其对轴承应力及应变的影响。结果表明:当沟槽的形状为圆弧形时,其应力应变的变化趋势比较平缓,就越容易保持轴承的稳定性,为轴承形状的设计提供了一定的参考。 最后,通过数显式高速环块摩擦磨损试验机对所选材料进行摩擦磨损实验,并运用正交法对实验结果进行统计分析,得出了超高分子量聚乙烯材料试块/镀镍钢环在干摩擦、湿润滑、海水润滑条件下摩擦因数变化情况,以及转速和载荷在不同润滑条件下对摩擦系数的影响规律。


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