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“表面织构技术研究”专题序言

表面技术 2016年第9期 5-5页

大部分涉及能量交换、运动和信号传递的物理过程都是通过表面实现的。Schlesinger在其著作《Surface Finish》中强调"表面特性常常是决定正确动作的关键"。而表面技术正如诺贝尔奖获得者Pauli所言"God made solids,but surfaces were th... 详细信息

大部分涉及能量交换、运动和信号传递的物理过程都是通过表面实现的。Schlesinger在其著作《Surface Finish》中强调"表面特性常常是决定正确动作的关键"。而表面技术正如诺贝尔奖获得者Pauli所言"God made solids,but surfaces were the work of the devil",潜力、困难与挑战

关键词：表面织构技术表面特性

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“表面织构技术研究”专题主编王晓雷

表面技术 2016年第9期 4-4页

王晓雷,南京航空航天大学教授,博士生导师。1985年毕业于上海交通大学,1989年获中国矿业大学硕士学位,2001年获日本东北大学博士学位。自1985年开始,从事表面工程及摩擦学的研究工作。早期以机械磨损的工况监测及故障诊断技术为主,曾作... 详细信息

王晓雷,南京航空航天大学教授,博士生导师。1985年毕业于上海交通大学,1989年获中国矿业大学硕士学位,2001年获日本东北大学博士学位。自1985年开始,从事表面工程及摩擦学的研究工作。早期以机械磨损的工况监测及故障诊断技术为主,曾作为主要研究人员获国家发明三等奖一次、部级科技进步一等奖两次。目前的主要研究方向包括表面工程、表

关键词：表面织构技术王晓雷上海交通大学交通部第一交通大学主编编辑人员东北大学

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表面织构对压缩机能效比的影响

表面织构对压缩机能效比的影响

作者：王叶林南京航空航天大学

学位级别：硕士

随着社会的不断发展,冰箱、空调和小型商用制冷设备等已经广泛存在于我们的日常生活和工业生产中,各种结构类型的压缩机是上述制冷设备当中的核心部件,被人们称为制冷系统的心脏,因而压缩机的各项机能对制冷设备的相应指标具有举足轻重... 详细信息

随着社会的不断发展,冰箱、空调和小型商用制冷设备等已经广泛存在于我们的日常生活和工业生产中,各种结构类型的压缩机是上述制冷设备当中的核心部件,被人们称为制冷系统的心脏,因而压缩机的各项机能对制冷设备的相应指标具有举足轻重的作用。在压缩机运行过程中,摩擦所消耗的功率占压缩机输入总功率的10%,目前压缩机应用广泛,其总体的能量损失令人触目惊心。当今世界,各国学者都在寻求一个有效地方法来降低压缩机不必要的能量损失,主要从压缩机结构和零部件材料及表面处理等方面来促进压缩机节能减排,减轻当今社会所承受的巨大能源负担。表面织构技术作为一种新型且发展成熟的表面处理技术,在发动机活塞、计算机硬盘、高尔夫球等多领域内得到广泛的应用,并取得了优异的效果,本文利用表面织构技术对压缩机关键零部件进行表面处理,通过改变零部件表面的摩擦学性能,达到降低压缩机摩擦损耗,提高其能效比和使用寿命的目的。本文主要通过光刻微细电解加工方法和干膜微细电解加工方法对压缩机零部件进行表面织构的加工,进行了摩擦学试验和装机试验,在摩擦学试验中,为缩短表面织构技术的开发周期,主要针对典型的压缩机零件进行表面织构技术的应用,并探索其摩擦学性能,为后期的装机试验做试验探索。因此,选择对滑片进行表面织构的加工并完成摩擦学试验,通过试验主要分析了表面织构微凹坑直径、深径比和面积率在不同速度下对滑片摩擦学性能的影响。结果发现微凹坑在直径100μm时,不同面积率和深径比试验参数的表面织构大都具有减摩效果;高面积率的直径为200μm的表面织构在试验转速范围内的摩擦系数随着转速的提高而下降;在直径为300μm时,在低面积率范围内,随着速度的增加,摩擦系数呈现出逐渐增大的趋势;高面积率范围内,摩擦系数随着速度的增加出现下降的情况。其中,微凹坑直径为200μm,面积率为40%,深径比为0.02的表面织构在曲柄转速为100rpm时对滑片的摩擦学性能具有显著的改善,其减摩率高达78.3%。在摩擦学试验的基础上,通过装机试验,本文分别研究了具有表面织构的滑片、曲轴、活塞对压缩机整机性能即能效比的影响。主要结论有:对于滑片,面积率应该较低,在低速时微凹坑直径和深度应该较小,高速时微凹坑直径和深度应该较大;在曲轴各部位加工表面织构,压缩机能效比均随着曲轴转速的提高出现先增大后减小的趋势,且均具有提高压缩机能效比的效果。对于活塞,无论在哪种曲轴转速下,应该选择中间水平的表面织构参数,可以获得最优的压缩机能效比。

关键词：压缩机表面织构技术滑片曲轴活塞摩擦学性能能效比

加工中心电主轴用动静压滑动轴承润滑性能优化设计研究

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加工中心电主轴用动静压滑动轴承润滑性能优化设计研究

作者：刘汉阳江苏科技大学

学位级别：硕士

现代化工业的崛起给机械制造行业带来了巨大的发展与挑战,各国制造业纷纷对机械制造设备的生产效率与制造范围有了更高的需求。电主轴在旋转机械设备的零部件中一直都是占据着核心地位,而动静压滑动轴承作为电主轴的关键零部件,直接影... 详细信息

现代化工业的崛起给机械制造行业带来了巨大的发展与挑战,各国制造业纷纷对机械制造设备的生产效率与制造范围有了更高的需求。电主轴在旋转机械设备的零部件中一直都是占据着核心地位,而动静压滑动轴承作为电主轴的关键零部件,直接影响了电主轴的稳定性与可靠性。因此本课题以电主轴中的动静压滑动轴承为研究对象,使用CFD数值模拟与实验相结合的方法,以提升电主轴的稳定性与可靠性为目标,对动静压滑动轴承的润滑性能进行深入的研究,为优化动静压滑动轴承的润滑性能提供理论指导。主要研究内容和结论如下:（1）动静压滑动轴承有限元模型建立基于CFD基本分析理论与动压润滑理论建立Fluent数值模拟模型,考虑润滑油的粘温效应,确定了网格划分方式、边界条件与计算方法,并通过与文献的实验结果进行对比验证,证明了Fluent数值模拟的可靠性与准确性。（2）油腔形状对动静压滑动轴承承载力与温度的影响研究矩形油腔下动静压滑动轴承的润滑性能,获得油膜承载力和温度随转速、供油压力的变化规律。对矩形油腔下动静压滑动轴承进行优化,基于径向投影面积相同的条件下,提出将矩形油腔优化为梯形油腔的优化方案。研究结果发现在轴承转速一定的条件下,梯形油腔比矩形油腔的油膜承载力提升了8%左右,油膜温度峰值降低了5%左右。针对梯形油腔轴承反转时油膜温度峰值过高的问题,提出六边形油腔。研究结果发现六边形油腔可以有效地解决梯形油腔轴承反转时油膜温度峰值过高的问题。（3）表面织构对动静压滑动轴承承载力与摩擦磨损的影响研究表面微凹坑织构技术对油膜承载力的影响,研究结果发现表面微凹坑织构可以有效提高油膜承载力,且将其布置在油膜收敛区出口时对油膜承载力的提升效果最好。分析圆形、菱形和椭圆形表面微凹坑织发现,当椭圆形表面微凹坑织构的长轴与轴承旋转方向垂直时（90°布置）,对油膜承载力的提升效果最好,比无表面微凹坑织构油膜承载力提升了16.21%左右。并通过摩擦磨损实验,验证了数值模拟的准确性。将椭圆形表面微凹坑织构与六边形油腔结构进行复合,并将复合结构设计在动静压滑动轴承上,研究复合结构下油膜承载力与温度的表现。研究结果发现油膜承载力提升了17.45%左右,油膜温度峰值降低了4.78%左右。通过以上优化,达到提升电主轴稳定性与可靠性的目的。

关键词：电主轴动静压滑动轴承油腔形状表面织构技术

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圆弧槽局部织构化推力轴承摩擦学性能研究

圆弧槽局部织构化推力轴承摩擦学性能研究

作者：周加鹏江苏大学

学位级别：硕士

推力轴承作为一种重要的机械零部件,其工作性能的优劣对机械设备的工作效率和安全性有着显著影响。推力轴承在服役过程中,特别是在苛刻工况下,轴承表面得不到有效润滑,导致摩擦剧烈,易发生磨、烧瓦问题。为有效改善推力轴承表面的摩擦... 详细信息

推力轴承作为一种重要的机械零部件,其工作性能的优劣对机械设备的工作效率和安全性有着显著影响。推力轴承在服役过程中,特别是在苛刻工况下,轴承表面得不到有效润滑,导致摩擦剧烈,易发生磨、烧瓦问题。为有效改善推力轴承表面的摩擦学特性、延长其使用寿命,本课题将表面织构化技术应用于推力轴承,在扇形瓦表面入口区制备圆弧槽织构。通过理论分析和试验相结合的方法,研究圆弧槽织构几何参数对推力轴承油膜承载力的影响规律,并探究其润滑减摩机理。首先,依据推力轴承几何结构特点和服役条件,基于质量守恒空化边界条件,建立圆弧槽局部织构化推力轴承润滑理论模型。采用多重网格法求解润滑油膜膜压分布和承载力,并据此分析圆弧槽织构几何参数和分布规律对油膜承载力的影响规律。研究结果表明:在推力轴承扇形瓦的入口区设置局部圆弧槽织构,在沿运动方向上形成了收敛的楔形间隙,从而使油膜产生额外的承载能力,其作用类似于Reyleigh阶梯轴承和可倾瓦推力轴承。通过优化圆弧槽织构的几何参数和分布规律,能有效提高轴承表面的油膜承载力。其次,为主动设计局部圆弧槽织构,以45钢材料为靶材,系统开展局部圆弧槽织构激光成形工艺性试验研究,分析激光加工参数对圆弧槽织构深度、宽度及加工质量的影响规律。研究发现:电流、扫描速度、重复频率、重复次数均对织构深度、宽度及加工质量产生不同程度的影响,合理选择激光加工参数能实现高质量圆弧槽织构的加工。最后,依据前期激光工艺性试验结果,在止推圈试样表面制备不同尺寸参数的局部圆弧槽织构。结合推力轴承实际工作情况,在MMW-1A摩擦磨损试验机上开展旋转式摩擦学试验,探究不同工况条件下局部圆弧槽织构几何参数对推力轴承表面润滑减摩性能的影响。结果表明:局部圆弧槽织构在不同接触压强和转速条件下减摩效果差异明显,存在最佳的织构几何参数使推力轴承表面摩擦系数降低27.3%。随着转速的增加,最优局部圆弧槽深度值有逐渐增大趋势。高转速条件下,局部圆弧槽织构的润滑减摩效果优于全部织构。本次研究工作不仅在理论研究方面具有一定的科学意义,而且对织构化推力轴承的工程应用具有较为积极的指导价值。

关键词：表面织构技术推力轴承局部圆弧槽织构承载力摩擦学特性

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仿生学在航空发动机领域的应用

航空动力 2018年第5期 12-15页

作者：孙培培李雯胡文颖中国航发研究院

虽然仿生学在航空发动机领域的应用尚处在起步阶段,但在航空发动机减阻降噪和减摩抗磨方面已经展现出较为广阔的应用前景。仿生学是研究、模仿生物系统,或具有生物系统特征方式,亦或类似于生物系统工作方式的系统科学。

关键词：仿生学微织构航空发动机表面织构技术织构化减摩抗磨新月形沙丘减阻降噪摩擦副

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