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低速重载脂润滑滑动轴承拖动特性试验台的研制及实验研究

作　者: 周健
导　师: 杨伯原
学　校: 河南科技大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 拖动特性试验台滑动轴承径向加载润滑脂
分类号: TH133.31
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

近年来,随着摩擦学在工业和科技领域的应用和推广,对各关键行业的各类滑动轴承摩擦力矩的研究受到越来越多的关注。许多文献报道了通过理论分析来计算滑动轴承的摩擦力矩,然而只能得到粗略的结果。为了获得更为实际和准确的数据,越来越多的设计需要在不同的载荷、温度、速度和润滑条件下实测滑动轴承的摩擦力矩,以便预估轴承的寿命和工作效率,避免设计缺陷,改善轴承的工作状态,为设计出高可靠性、高工效、长寿命的滑动轴承提供准确依据。但由于滑动轴承大多用于承受径向载荷的场合,因结构所限,实际采集周向拖动力时不可避免地会受到径向载荷的干涉,所以测试该类滑动轴承的摩擦力矩非常困难。故迄今所见的实验研究多局限于受轴向载荷的滚动轴承,而对于承受径向载荷的滑动轴承,尚未见到能够准确测量摩擦力矩的实验装置。为了能够在实验室的条件下模拟出滑动轴承的实际工况,并能对工况条件进行控制,设计了该滑动轴承拖动特性试验台。试验台主要包括驱动装置、加载装置、轴承组件和测试系统四个部分。其主要的机械特征为:试验台的动力由一台400W的变频调速及行星齿轮减速电机提供,可实现0.1-0.4m/s的无级变速。试验台所采用的三级杠杆串联加载系统以及双环面接触的模拟滑动轴承结构,可以实现以较小的砝码加载,在滑动轴承接触面上产生重载下Hertz应力的效果。同时大大减小了实验装置的体积和重量。加载系统终端通过一个滚动轴承将径向载荷施加到滑动轴承上。由于该滚动轴承的摩擦系数比滑动轴承的摩擦系数小一到两个数量级,所以其自身的摩擦阻力可忽略不计,从而很好地解决了径向加载对采集轴承摩擦力矩产生干涉这一难题。通过直接对实验组件电加热和温控,可以为其提供从室温至235℃的准确的温度条件。滑动轴承产生的拖动力,由与轴承套接触的刚性力传感器采集,并由计算机系统进行数据处理和显示。采用该试验台对Caterpillar工程机械的脂润滑滑动轴承进行工况模拟实验,获得了良好的结果。通过分析,得到了该专用润滑脂的工作特性。试验台系统为测试径向受载滑动轴承的摩擦力矩提供了一条可靠的途径,对于设计和应用高性能的滑动轴承具有重要的实用价值。

全文目录

摘要  2-4
ABSTRACT  4-8
第1章绪论  8-18
  1.1 引言  8-9
  1.2 国内外弹流拖动特性的理论研究  9-10
  1.3 国内外弹性拖动特性的试验研究  10-15
    1.3.1 国外研究发展状况  10-14
    1.3.2 国内研究发展状况  14-15
  1.4 论文主要研究内容及意义  15-18
    1.4.1 研究内容  15-16
    1.4.2 研究意义  16-18
第2章脂润滑弹性流体动力润滑理论  18-27
  2.1 润滑脂  18
  2.2 润滑脂的流变特性  18-21
    2.2.1 润滑脂的宏观力学特性  18-19
    2.2.2 本构方程与流变参数  19-21
  2.3 脂润滑弹流膜厚的计算  21-22
  2.4 弹流润滑中牵引力的计算  22-25
  2.5 本章小结  25-27
第3章滑动轴承拖动特性试验台的研制  27-38
  3.1 试验台的技术要求和设计方案  27-28
    3.1.1 试验台技术要求  27
    3.1.2 试验台设计方案  27-28
  3.2 轴套副的力学分析  28-29
  3.3 试验台的结构设计  29-37
    3.3.1 试件轴套的设计  29-33
    3.3.2 试件套外支撑套及加载装置的设计  33-35
    3.3.3 驱动电动机的选取和轴承座的设计  35-37
  3.4 本章小结  37-38
第4章试验信号采集及软件平台的开发  38-54
  4.1 试验信号的采集及控制  38-45
    4.1.1 转速信号的采集和控制  38-41
    4.1.2 温度信号的采集和控制  41-43
    4.1.3 拖动力的采集  43-45
  4.2 信号采集及分析软件平台的开发  45-52
    4.2.1 信号采集及分析软件系统的设计原则  45
    4.2.2 LabVIEW 软件简介  45-46
    4.2.3 AMPCI-9101 数据采集板简介  46-47
    4.2.4 力信号的采集及软件平台开发过程  47-52
  4.3 本章小结  52-54
第5章实验及结果分析  54-60
  5.1 试验操作规程  54-55
  5.2 试验用润滑脂介绍  55
  5.3 试验要求  55
  5.4 试验结果及分析  55-59
    5.4.1 试验结果分析  55-56
    5.4.2 速度对Desert Gold Grease 滑脂拖动特性的影响及曲线分析  56-57
    5.4.3 温度对Desert Gold Grease 润滑脂拖动特性的影响及曲线分析  57-58
    5.4.4 载荷对Desert Gold Grease 润滑脂拖动特性的影响及曲线分析  58-59
  5.5 试件检查  59
  5.6 本章小结  59-60
第6章结论  60-62
  6.1 研究结论  60-61
  6.2 工作展望  61-62
参考文献  62-66
附录A 试件轴强度校核  66-67
附录B 试件轴刚度校核  67-69
附录C 试验台装配图及部分零件图  69-72
  1. 试验台装配图  69-70
  2. 试件轴零件图  70-71
  3. 试件套零件图  71-72
附录D 数据处理部分结果  72-73
致谢  73-74
攻读硕士学位期间的研究成果  74

低速重载脂润滑滑动轴承拖动特性试验台的研制及实验研究

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