【摘 要】
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本文旨在揭示润滑剂定量供给条件下,由滚动轴承固有特征因素诱导的润滑剂回填机制及其对润滑状态产生的影响。滚动轴承作为机械装备的关键零部件,其润滑性能制约着装备整体服役可靠性。已有的滚动轴承润滑机理试验研究,大都采用简化的球-盘单点接触形式来模拟轴承滚动体与内外圈的接触,并与光干涉技术相结合实现了润滑特征的可视化,成为润滑基础研究的有力手段。因滚动轴承在多数情况下处于乏油润滑状态,球-盘单点接触光干涉
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目:润湿性梯度表面微液滴群迁移回填与滚动轴承定量润滑状态调控(51875299); 山东省自然科学基金面上项目:苛刻工况下高端装备滚动轴承润滑状态调控研究(ZR2019MEE044); 山东省高校优秀青年创新团队项目(高端轴承先进润滑技术创新团队):高速精密滚动轴承微量润滑技术(2019KJB010)
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本文旨在揭示润滑剂定量供给条件下,由滚动轴承固有特征因素诱导的润滑剂回填机制及其对润滑状态产生的影响。滚动轴承作为机械装备的关键零部件,其润滑性能制约着装备整体服役可靠性。已有的滚动轴承润滑机理试验研究,大都采用简化的球-盘单点接触形式来模拟轴承滚动体与内外圈的接触,并与光干涉技术相结合实现了润滑特征的可视化,成为润滑基础研究的有力手段。因滚动轴承在多数情况下处于乏油润滑状态,球-盘单点接触光干涉测量装置也被用来进行乏油机理研究,揭示出乏油可在短时间内导致润滑不良。但处于乏油状态的滚动轴承可在长时间内可靠运行,表明存在与滚动轴承运行相关的潜在特征因素,诱导润滑剂回填以改善润滑状态。尽管已有的研究对多项回填因素进行了独立的试验研究,但与轴承运动特征的关联性较弱,未能完全反映轴承内的回填效果。仍有多种典型回填因素并不能被球-盘单点接触形式所引入。因此,本文基于滚动轴承运动特征、接触特征、结构特征等特征因素,通过改变驱动方式、支撑方式和滚动体数量,引入已有研究中被忽略的轴承特征因素,对各因素诱导下的润滑剂回填效应及润滑状态进行了观察与分析。为便于获得乏油状态及对比不同供油量下的润滑特性,试验采用了定量供油/供脂方式。主要研究内容包括:(1)考虑轴承滚动体打滑因素的润滑剂回填特性研究。采用球-盘单点接触润滑油膜与摩擦力同步测量装置,通过控制玻璃盘与钢球转速获得不同滑滚比,反映滚动体不同的打滑状态,观察供油量、粘度和载荷对润滑油膜和摩擦力的影响,揭示润滑剂的回填机理,探究滚动体转动快慢对润滑剂回填的影响。(2)考虑滚动体与轴承内外圈接触几何特性的回填特性研究。采用球-盘单点接触形式,通过设计新的带滚道的钢球支撑结构,引入了滚动体与轴承滚道接触因素,对比了不同球托类型对润滑剂回填效应的影响,并进一步分析了滚道曲率对润滑剂回填及润滑状态的影响。(3)考虑滚动体运行特征的回填特性研究。采用推力球轴承多点接触形式,引入了滚动体数量、保持架、滚动体自旋、滚动体运动轨迹等因素,综合观察了轴承的润滑状态,并通过与单点接触试验结果对比,分析了不同因素对润滑剂回填的影响程度。此外,考虑到玻璃盘与真实轴承材料的不同,润滑剂与固体壁面间润湿性存在差异,也将对润滑剂的回填及润滑状态产生影响,采用电容法对钢球-钢盘接触形式的润滑油膜厚度进行了初步测量。本文引入了滚动轴承运行过程中的多个特征因素,观察各因素对润滑剂回填及润滑状态的影响,以揭示轴承长期可靠性运行的潜在润滑机制。本文的研究内容可进一步加强对轴承内部润滑剂回填效应的认识,并为润滑剂回填增强效应的轴承设计提供一种理论支撑。
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