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GCr15/铝合金-PTFE自润滑轴承制备及摩擦磨损性能

作　者: 舒伟才
导　师: 向定汉
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 聚四氟乙烯 ANSYS 自润滑轴承 摩擦 磨损
分类号: TH133.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 226次
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内容摘要


本研究开发出两种PTFE基金属自润滑轴承,第一种为GCr15-PTFE镶嵌型角接触轴承,以实现在低速重载条件下低摩擦和长寿命的目标,第二种为高强度铝合金-PTFE轴承,以满足航空工业对材料高比强度的要求。首先利用ANSYS有限元法对轴承基体进行结构设计。然后用酚醛树脂粉末与环氧树脂粘接GCr15与PTFE复合材料,选择粘接强度高的胶黏剂。最后,选用摩擦学性能优良的PTFE复合材料、优化的轴承基体结构以及粘接强度高的胶黏剂,制备出GCr15-PTFE轴承,选择兰州物理化学研究所提供的GCr15-MoS2轴承作对比试验。摩擦磨损实验在摆动实验机上完成,试验条件:载荷为8-18KN,摆动频率8次/分钟,摆角为±30°,室温,相对湿度（70±5）%,研究其摩擦磨损性能。结果表明GCr15-PTFE轴承在重载条件下摩擦性能好,磨损寿命长。将PTFE纺织复合材料粘结到高强铝合金背衬上,制备成铝合金-PTFE轴承,选择航空工业常用的轴承（DU）作对比实验。摩擦磨损实验在摆动实验机上完成,实验条件:正压强为10-80 MPa,摆动频率8次/分钟,摆角为±30°,室温,相对湿度（70±5）%,研究其摩擦磨损性能。结果证实铝合金-PTFE轴承的摩擦系数大约0.055,摆动磨损寿命大约2.5万次,均优于DU轴承,可见这种高比强的新型轴承适用于航空航天工业。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-13
第一章 绪论  13-21
  1.1 研究背景和意义  13
  1.2 自润滑轴承的研究历史与现状  13-19
    1.2.1 聚合物自润滑轴承  14-15
    1.2.2 镶嵌型自润滑轴承  15-18
    1.2.3 背衬型自润滑轴承  18-19
  1.3 本研究的主要内容  19-21
第二章 GCR15-PTFE 轴承基体的有限元设计  21-31
  2.1 引言  21
  2.2 有限元软件基本组成  21-22
  2.3 GCR15 基体的有限元设计  22-25
    2.3.1 建立有限元实体模型  23-24
    2.3.2 划分网格并建立接触关系  24-25
    2.3.3 约束、加载荷并求解  25
  2.4 镶嵌型自润滑材料的有限元计算结果及分析  25-30
    2.4.1 不同直径的镶嵌槽轴承应力分析结果  25-27
    2.4.2 镶嵌型自润滑材料应力随镶嵌槽直径的变化  27-28
    2.4.3 有限元计算结果校核  28-29
    2.4.4 轴承有限元设计结果讨论  29-30
  2.5 小结  30-31
第三章 GCR15 与PTFE 复合材料的粘接  31-42
  3.1 引言  31-34
  3.2 胶粘剂的选择  34-35
  3.3 粘接前的表面处理  35-36
  3.4 粘接强度试验  36-37
  3.5 试验结果及分析  37-40
    3.5.1 试验结果  37-38
    3.5.2 拉伸断裂表面分析  38-40
  3.6 小结  40-42
第四章 GCR15-PTFE 镶嵌型自润滑轴承的制备  42-51
  4.1 引言  42-44
  4.2 PTFE 复合材料的制备  44-48
    4.2.1 原料  44
    4.2.2 原料的物理性质  44-46
    4.2.3 填充材料的增强机理  46
    4.2.4 制备过程  46-47
    4.2.5 制备出的试件  47-48
  4.3 GCR15 基体材料  48-49
  4.4 GCR15-PTFE 轴承的制备  49-50
  4.5 小结  50-51
第五章 GCR15-PTFE 轴承的摩擦磨损试验  51-66
  5.1 引言  51-53
  5.2 摩擦磨损试验  53-55
    5.2.1 试验设备及工作原理  53-54
    5.2.2 试验过程  54-55
  5.3 摩擦磨损试验结果分析  55-64
    5.3.1 摩擦试验结果分析  55-58
    5.3.2 磨损试验结果分析  58-60
    5.3.3 自润滑轴承磨损形貌分析  60-64
  5.4 小结  64-66
第六章 高强度铝合金-PTFE 轴承的制备及摩擦学性能  66-73
  6.1 引言  66
  6.2 高强铝合金-PTFE 轴承制备  66-67
  6.3 摩擦磨损试验  67-68
    6.3.1 试验设备及工作原理  67
    6.3.2 试验过程  67-68
  6.4 摩擦磨损试验结果分析  68-72
    6.4.1 摩擦试验结果分析  68-70
    6.4.2 磨损试验结果分析  70-71
    6.4.3 铝合金-PTFE 轴承的磨损表面分析  71-72
  6.5 结论  72-73
第七章 结论  73-74
参考文献  74-79
致谢  79-80
在学期间发表的学术论文  80

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械零件及传动装置 > 转动机件 > 轴承
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