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脂润滑齿轮齿条增程机构的动态特性

浙江大学学报（工学版） 2022年第9期56卷 1833-1844页

作者：陈志群钱林方朱一宬南京理工大学机械工程学院江苏南京210094 西北机电工程研究所陕西咸阳712099

为了准确地获得脂润滑条件下齿轮齿条的动态特性,考虑齿轮齿条啮合时的结构时变啮合刚度和瞬态热弹流润滑刚度的耦合影响,建立结构-脂膜耦合啮合刚度模型,推导受摩擦影响的齿轮齿条增程机构的动力学方程.分析齿轮齿条机构及脂膜的动态特... 详细信息

为了准确地获得脂润滑条件下齿轮齿条的动态特性,考虑齿轮齿条啮合时的结构时变啮合刚度和瞬态热弹流润滑刚度的耦合影响,建立结构-脂膜耦合啮合刚度模型,推导受摩擦影响的齿轮齿条增程机构的动力学方程.分析齿轮齿条机构及脂膜的动态特性,数值结果表明:在考虑润滑脂的瞬态热弹流效应后,轮齿的啮合总刚度比结构时变啮合刚度低;且法向啮合力越小,总刚度值越低.中心膜厚、中心压应力均具有高频波动特性,并随着当量曲率半径的增加分别呈上升与下降的趋势.最恶劣润滑状态出现在齿轮轮齿面上靠近基圆的位置,此处的脂膜温升最高,脂膜压应力最大,脂膜厚度最薄.摩擦系数在齿轮齿条传动速度较大的中间时段比起始与末端时段的低,在啮合点靠近节点位置时明显下降.

关键词：齿轮齿条机构脂润滑啮合刚度热弹流润滑油膜特性摩擦

脂润滑条件下塑料齿轮稳态温度场仿真与试验研究

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中国机械工程 2022年第8期33卷 890-898,907页

作者：余国达刘怀举卢泽华魏沛堂重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

为预测塑料齿轮的脂润滑条件下的稳态温度,建立了考虑温度-模量效应和摩擦热流-滞后热通量多热源效应的塑料齿轮运行温度场有限元数值模型,研究了塑料齿轮稳态温度场的分布规律以及载荷和转速水平对稳态温度的影响。研究结果表明,稳态... 详细信息

为预测塑料齿轮的脂润滑条件下的稳态温度,建立了考虑温度-模量效应和摩擦热流-滞后热通量多热源效应的塑料齿轮运行温度场有限元数值模型,研究了塑料齿轮稳态温度场的分布规律以及载荷和转速水平对稳态温度的影响。研究结果表明,稳态温度场的温度沿着齿廓内法线方向逐渐降低,在内法线方向0.5 mm深度处的温度约为表面温度的90%,稳态温度随着载荷或转速的增大而逐渐升高。开展了脂润滑条件下POM(聚甲醛)-POM齿轮副的运行温度试验,试验结果与仿真结果吻合良好,该研究可为高承载塑料齿轮传动设计提供支撑。

关键词：塑料齿轮脂润滑稳态温度场运行温度试验

脂润滑关节轴承的摩擦副表面织构设计及摩擦性能试验

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农业工程学报 2016年第12期32卷 61-67页

作者：汤占岐刘小君逄明华刘焜合肥工业大学摩擦学研究所合肥230009 北方民族大学化学与化学工程学院银川750021

为研究具有相对滑动运动的织构摩擦面在大载荷脂润滑条件下的摩擦特性,在关节轴承内圈表面设计制造了凹槽和凹坑2种不同形状的织构,采用表面形貌参数中的偏态、峰态和平均谷体积等参数对织构表面形貌进行表征。在专用的疲劳摩擦磨损试... 详细信息

为研究具有相对滑动运动的织构摩擦面在大载荷脂润滑条件下的摩擦特性,在关节轴承内圈表面设计制造了凹槽和凹坑2种不同形状的织构,采用表面形貌参数中的偏态、峰态和平均谷体积等参数对织构表面形貌进行表征。在专用的疲劳摩擦磨损试验机上对轴承进行摩擦性能试验,润滑剂为二硫化钼锂基润滑脂,载荷分别为20,40和60 k N,滑动速度范围为5.2～20.9 mm/s。结果表明：控制织构参数可获得所需的表面形貌参数,进而控制接触表面的摩擦学性能。对于相同的织构形状,在织构宽度（或直径）和面积密度一定时,织构深度越大,则偏态越小,峰态和平均谷体积越大,从而表面的摩擦系数也就越小;在织构深度和宽度（或直径）一定时,织构面积密度减小,则偏态减小,峰态和平均谷体积增大,滑动摩擦系数也减小。设计合理的表面织构能有效减小滑动摩擦系数,在该试验的速度和载荷范围内,与接触面未织构的轴承相比,凹槽织构和凹坑织构能使轴承滑动摩擦系数最大减小46.2%和60%。该研究可为脂润滑条件下相对滑动摩擦面的织构设计和摩擦性能预测提供参考。

关键词：摩擦润滑设计表面织构脂润滑表征参数

脂润滑条件下PTFE/GCr15激光织构表面滑动摩擦性能研究

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表面技术 2019年第8期48卷 77-82页

作者：解玄尹必峰华希俊王皓朱翊航许晟朱伟江苏大学汽车与交通工程学院江苏镇江212013 江苏大学机械工程学院江苏镇江212013 江苏希西维轴承有限公司江苏镇江212013

目的研究PTFE薄膜与激光织构化GCr15轴承钢配副在脂润滑条件下的摩擦学性能,探究微织构面积占有率和工况参数对摩擦学行为的影响规律。方法采用二极管泵浦声光调QNd∶YAG激光器对下试样进行表面织构加工,在RtecMFT-5000多功能摩擦磨损... 详细信息

目的研究PTFE薄膜与激光织构化GCr15轴承钢配副在脂润滑条件下的摩擦学性能,探究微织构面积占有率和工况参数对摩擦学行为的影响规律。方法采用二极管泵浦声光调QNd∶YAG激光器对下试样进行表面织构加工,在RtecMFT-5000多功能摩擦磨损试验机上进行往复摩擦学试验,其中上试样为粘结PTFE薄膜的圆柱销,下试样为进行激光织构化的GCr15轴承钢滑块。结果脂润滑介质下,PTFE与微织构表面耦合摩擦系数最低。在前期磨合阶段,不同微织构面积占有率的表面摩擦系数均有小幅度上升;试验中期,不同微织构面积占有率的表面摩擦系数区分度逐渐变大。当微织构面积占有率由10%上升为40%时,摩擦系数先减小后增大,且微织构面积占有率为20%时,表面摩擦系数最小,仅为0.032。脂润滑条件下,三种不同微织构面积占有率的试样随着载荷由20N增加至100N时,摩擦系数均出现下降趋势,且趋势逐渐趋缓。在低频率阶段的摩擦系数较大,高频率阶段摩擦系数较小。结论脂润滑条件下,PTFE与微织构耦合是一种有效的复合减摩手段。随着织构面积占有率的提升,表面摩擦系数先减小后增大,随着载荷的增大,表面摩擦系数迅速下降;随着往复运动频率的增大,表面摩擦系数先上升再缓慢下降。当面积占有率为20%时,能获得较好的摩擦润滑性能。

关键词： PTFE 表面织构脂润滑摩擦学性能面积占有率工况

考虑热膨胀影响的脂润滑高速角接触球轴承热特性分析

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清华大学学报（自然科学版） 2022年第3期62卷 482-492页

作者：张长田继胤郭丹牛青波青海大学机械工程学院西宁810016 清华大学机械工程系摩擦学国家重点实验室北京100084 洛阳轴承研究所有限公司洛阳471039

高速机床主轴轴承常采用脂润滑角接触球轴承,其在高速运转下过高的温度升高会严重影响轴承工作精度,导致精度丧失和使用寿命降低。该文建立了包含热膨胀影响因素的角接触球轴承载荷平衡方程,针对脂润滑条件,生热计算应用基于局部热源的... 详细信息

高速机床主轴轴承常采用脂润滑角接触球轴承,其在高速运转下过高的温度升高会严重影响轴承工作精度,导致精度丧失和使用寿命降低。该文建立了包含热膨胀影响因素的角接触球轴承载荷平衡方程,针对脂润滑条件,生热计算应用基于局部热源的局部法,热分析采用多节点热网络法,理论计算得到了热网络中各节点温度。在此基础上分析了热膨胀对轴承动态特性及温升的影响,并以试验验证了理论模型计算结果。结果表明:采用考虑热膨胀影响的分析模型计算得到的轴承外圈温度与试验测试温度值吻合较好,误差在10%以内,验证了该文所提出的模型预测脂润滑高速轴承温升的可靠性。

关键词：机床主轴轴承脂润滑高速角接触球轴承热膨胀热特性

微凹坑织构表面对脂润滑关节轴承摩擦特性的影响

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摩擦学学报 2014年第4期34卷 387-392页

作者：刘小君董磊王森李国瑞刘焜合肥工业大学摩擦学研究所合肥230009 中北大学机械与动力工程学院太原030051

为研究脂润滑下表面织构对关节轴承摩擦特性的影响,设计和制造了4组表面高度算术平均值相同、表面微凹坑面积占有率分别为7%、10%、15%和21%的关节轴承内圈表面形貌.使用Talysurf CCI Lite非接触式三维轮廓仪对试件表面进行测量,采用ISO... 详细信息

为研究脂润滑下表面织构对关节轴承摩擦特性的影响,设计和制造了4组表面高度算术平均值相同、表面微凹坑面积占有率分别为7%、10%、15%和21%的关节轴承内圈表面形貌.使用Talysurf CCI Lite非接触式三维轮廓仪对试件表面进行测量,采用ISO25178定义的表面参数对试件表面形貌进行表征.在改造的HDM-20端面摩擦磨损试验机上,采用2#锂基脂润滑在不同载荷、转速条件下进行了一系列摩擦磨损试验,研究了表面形貌参数与摩擦系数的关系.在本试验中,选取表面高度算术平均值Sa和表面峰态Sku等表面高度参数、表面峰区平均材料体积Vmp、表面中心区平均空体体积Vvc和表面谷区平均空体体积Vvv等表面功能参数以及平均谷体积Sdv等表面特征参数对关节轴承表面形貌进行表征.结果表明:各表面参数对摩擦系数的影响不同,将表面高度参数、功能参数和特征参数这几种表面形貌参数结合对关节轴承表面形貌进行表征,更有利于脂润滑下关节轴承表面形貌的摩擦学设计.

关键词：表面织构关节轴承脂润滑摩擦特性

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SLM-316L细丝脂润滑摩擦磨损性能

工程科学学报 2021年第6期43卷 835-842页

作者：黄明吉韩建磊董秀萍北京科技大学机械工程学院北京100083 北京科技大学顺德研究生院顺德528300 北京工商大学材料与机械工程学院北京100048

为研究金属橡胶用选择性激光熔融(SLM)技术制备的316L不锈钢细丝在脂润滑条件下的摩擦磨损性能,探讨了不同载荷、不同摩擦速度以及载荷(F)和摩擦速度(v)共同作用的Fv因子对SLM-316L细丝摩擦系数和磨损率的影响规律,利用扫描电镜观察细... 详细信息

为研究金属橡胶用选择性激光熔融(SLM)技术制备的316L不锈钢细丝在脂润滑条件下的摩擦磨损性能,探讨了不同载荷、不同摩擦速度以及载荷(F)和摩擦速度(v)共同作用的Fv因子对SLM-316L细丝摩擦系数和磨损率的影响规律,利用扫描电镜观察细丝磨损表面形貌,利用能谱仪(EDS)检测磨损表面元素种类与原子分数,分析其磨损机制.结果表明:在脂润滑条件下,摩擦系数随着载荷的增大而减小,磨损率随载荷的增大呈先降后升的趋势.摩擦系数和磨损率均随摩擦速度的增大呈先升后降趋势.低载荷下SLM-316L细丝磨损机制主要为磨粒磨损和轻微的氧化磨损,较高载荷下氧化磨损加剧并伴随疲劳磨损.低摩擦速度下SLM-316L细丝磨损机制主要为疲劳磨损和氧化磨损,较高摩擦速度下氧化磨损减弱,以磨粒磨损为主.摩擦系数随Fv值的增大而减小,磨损率随Fv值的增大呈先升后降再升的变化趋势.因此用SLM-316L细丝制备的金属橡胶在脂润滑条件下最佳工作参数:Fv等于0.04 N·m·s^(−1),即载荷10 N、摩擦速度240 mm·min^(−1).

关键词：摩擦磨损 316L不锈钢丝选择性激光熔融脂润滑金属橡胶

微小卫星用陶瓷轴承脂润滑姿控飞轮的性能试验

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光学精密工程 2010年第9期18卷 2016-2021页

作者：白越曹萍高庆嘉黄敦新吴一辉中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 长春工程学院理学院吉林长春130022

为解决微小卫星姿态控制执行元件—姿控飞轮的轻量化、高效支撑及润滑问题,提出了应用脂润滑陶瓷轴承为微小卫星姿控飞轮提供支撑和润滑的方法。试验研究了陶瓷轴承脂润滑姿控飞轮的启动、摩擦功耗、温度特性、抗振动性能及寿命特性,试... 详细信息

为解决微小卫星姿态控制执行元件—姿控飞轮的轻量化、高效支撑及润滑问题,提出了应用脂润滑陶瓷轴承为微小卫星姿控飞轮提供支撑和润滑的方法。试验研究了陶瓷轴承脂润滑姿控飞轮的启动、摩擦功耗、温度特性、抗振动性能及寿命特性,试验结果显示:与同型号钢制球轴承相比,陶瓷球轴承在静态摩擦力矩及功耗方面性能更优良,可以有效减小姿控飞轮的启动电流和摩擦功耗。陶瓷轴承脂润滑姿控飞轮在-30～50℃具有良好的启动性能,低于卫星最低工作温度20℃时仍能保持良好的启动特性,无冷焊问题,完全满足卫星发射时抵抗振动的要求。振动试验后的姿控飞轮在4年的地面真空试验中功耗电流变化率在有真空度和温度变化的影响下小于1%,验证了陶瓷轴承脂润滑姿控飞轮使用寿命优于4年,满足国内微小卫星对姿控飞轮轻量化和使用寿命的要求。

关键词：姿控飞轮脂润滑陶瓷轴承微小卫星

圆锥滚子轴承滚子/滚道副的脂润滑热成膜性能

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浙江大学学报（工学版） 2020年第3期54卷 459-466页

作者：吴正海徐颖强刘楷安赵兴西北工业大学机电学院陕西西安710072

考虑圆锥滚子轴承的非等截面属性和脂润滑状态,基于润滑脂Power-law流变模型,结合脂膜能量方程和固体热传导方程,建立轴承滚子与滚道接触的非等温脂润滑模型,分析滚子修形、打滑、歪斜和倾斜等对接触副脂润滑热成膜性能和拖动性能的影响... 详细信息

考虑圆锥滚子轴承的非等截面属性和脂润滑状态,基于润滑脂Power-law流变模型,结合脂膜能量方程和固体热传导方程,建立轴承滚子与滚道接触的非等温脂润滑模型,分析滚子修形、打滑、歪斜和倾斜等对接触副脂润滑热成膜性能和拖动性能的影响.结果表明:在未发生倾斜或歪斜时,Lundberg对数母线修形滚子的最小膜厚略大于切交母线修形滚子,而压力峰值略小于切交母线修形滚子.在考虑温度效应后,脂膜厚度减小,压力峰值增大.倾斜运动导致滚子主要承载端的脂膜压力和颈缩量增加,膜厚减小,因此滚子修形应考虑倾斜运动的影响;歪斜运动对膜厚和压力分布的影响则相对较小.滚子/滚道副的脂润滑拖动系数随打滑加剧呈现先增大后减小的趋势.

关键词：圆锥滚子轴承脂润滑成膜性能修形倾斜运动歪斜运动