水潤滑軸承技術(shù)與應用

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 水潤滑軸承的發(fā)展歷史與研究現(xiàn)狀 2
1.1.1 水潤滑軸承的發(fā)展歷史 2
1.1.2 水潤滑軸承的研究現(xiàn)狀 3
1.2 水潤滑軸承的分類及特點 4
1.2.1 鐵梨木軸承 4
1.2.2 夾布膠木軸承 7
1.2.3 膠合層板軸承 9
1.2.4 橡膠軸承 16
1.2.5 硬質(zhì)高分子復合材料軸承 25
1.3 BTG水潤滑橡膠合金軸承簡介 26
1.3.1 BTG水潤滑橡膠合金軸承研發(fā)背景 26
1.3.2 BTG水潤滑橡膠合金軸承橡膠襯層 26
1.3.3 BTG水潤滑橡膠合金軸承基本結(jié)構(gòu) 29
1.4 BTG水潤滑橡膠合金軸承研究前沿 31
1.4.1 船舶與海洋工程領(lǐng)域 31
1.4.2 國防武器裝備工程領(lǐng)域 31
1.4.3 能源工程領(lǐng)域 32
1.4.4 裝備制造業(yè)工程領(lǐng)域 33
參考文獻 35
第2章 水潤滑軸承的潤滑機理 36
2.1 彈性流體動壓潤滑 36
2.1.1 簡化的雷諾方程 36
2.1.2 全雷諾方程 40
2.1.3 特殊工況下的雷諾方程 42
2.2 混合潤滑 44
2.2.1 Stribeck曲線 44
2.2.2 水潤滑橡膠軸承潤滑狀態(tài)的判定 45
參考文獻 49
第3章 水潤滑橡膠合金軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計 50
3.1 水潤滑橡膠合金軸承潤滑結(jié)構(gòu)設(shè)計 51
3.1.1 水潤滑橡膠合金軸承基本結(jié)構(gòu) 51
3.1.2 橡膠合金襯層設(shè)計 59
3.1.3 橡膠軸承的設(shè)計比壓 66
3.1.4 軸承的速度 67
3.1.5 軸承的pv值 67
3.1.6 軸承的pvT值 67
3.1.7 長徑比設(shè)計 69
3.1.8 潤滑水量 70
3.1.9 軸承間隙 71
3.1.10 軸承相對運動面粗糙度 72
3.2 螺旋槽水潤滑橡膠合金軸承設(shè)計 73
3.2.1 螺旋角度對流體動壓性能的影響 73
3.2.2 溝槽數(shù)量對流體動壓性能的影響 73
3.3 板條式水潤滑橡膠合金軸承設(shè)計 74
3.3.1 板條形狀對承載力的影響 74
3.3.2 板條形狀對摩擦系數(shù)的影響 75
3.4 水潤滑橡膠合金軸承微觀織構(gòu)優(yōu)化設(shè)計 75
3.4.1 微凹坑表面織構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化 75
3.4.2 微溝槽表面織構(gòu)潤滑性能設(shè)計 89
參考文獻 108
第4章 水潤滑橡膠合金軸承的材料設(shè)計 110
4.1 橡膠合金材料的配方設(shè)計 110
4.1.1 橡膠合金材料配方設(shè)計的原則 111
4.1.2 橡膠合金材料配方設(shè)計的程序 111
4.2 配方設(shè)計與橡膠合金力學性能的關(guān)系 112
4.2.1 橡膠材料相關(guān)標準 112
4.2.2 橡膠材料力學性能設(shè)計 113
4.3 水潤滑軸承材料摩擦磨損性能改性 124
4.3.1 填料對摩擦系數(shù)和磨損量的影響 125
4.3.2 摩擦系數(shù)和磨損量的影響因素 126
4.3.3 填料對水潤滑軸承材料的改性 129
4.3.4 玻璃纖維和碳纖維對橡膠合金材料力學性能的影響 137
4.3.5 玻璃纖維和碳纖維對橡膠合金材料摩擦磨損性能的影響 139
4.3.6 納米級氧化鋅晶須對橡膠合金材料的改性 140
4.4 水潤滑橡膠材料長短鏈分子配比設(shè)計 144
4.4.1 材料機體的選擇 145
4.4.2 分子結(jié)構(gòu)設(shè)計方法 146
4.4.3 材料物理化學性能分析 149
4.4.4 新型彈性體軸瓦材料力學性能 153
參考文獻 158
第5章 水潤滑橡膠軸承的混合潤滑分析方法 160
5.1 水潤滑橡膠軸承混合潤滑模型 160
5.1.1 平均雷諾方程 160
5.1.2 微凸體接觸模型 164
5.1.3 膜厚方程 165
5.1.4 潤滑介質(zhì)熱傳遞模型 167
5.1.5 軸-軸承熱傳遞模型 168
5.1.6 流固耦合熱傳遞邊界條件 169
5.1.7 彈性變形方程 170
5.1.8 載荷平衡方程 170
5.1.9 摩擦力和摩擦系數(shù) 171
5.2 熱/熱變形影響系數(shù)快速算法 172
5.2.1 熱影響系數(shù)快速算法 172
5.2.2 熱變形影響系數(shù)快速算法 174
5.3 斜網(wǎng)格虛擬節(jié)點差分模型 176
5.3.1 斜坐標系下的多工況平均雷諾方程 176
5.3.2 虛擬節(jié)點模型 178
5.3.3 虛擬節(jié)點模型計算精度 182
5.4 混合潤滑并行計算模型 183
5.4.1 OpenMP多線程并行計算模型 183
5.4.2 并行速度與效率 186
5.5 數(shù)值計算方法 190
5.5.1 有限差分法 190
5.5.2 多重網(wǎng)格法 193
5.5.3 漸進網(wǎng)格加密法 198
5.5.4 空穴模型 200
5.6 潤滑特性影響因素分析 202
5.6.1 橡膠襯層形變分布 205
5.6.2 載荷對潤滑性能的影響 207
5.6.3 轉(zhuǎn)速對潤滑性能的影響 209
5.6.4 軸向傾斜度對潤滑性能的影響 211
5.6.5 溝槽數(shù)量對潤滑性能的影響 214
5.6.6 溝槽寬度對潤滑性能的影響 215
5.6.7 橡膠彈性模量對潤滑性能的影響 217
5.6.8 橡膠襯層厚度對潤滑性能的影響 219
參考文獻 221
第6章 水潤滑橡膠軸承的動態(tài)特性分析方法 224
6.1 動載荷下的水膜剛度和阻尼系數(shù)計算方法 224
6.1.1 不定常雷諾方程 224
6.1.2 膜厚方程 225
6.1.3 彈性變形方程 225
6.1.4 動態(tài)剛度和阻尼 226
6.2 數(shù)值求解方法 228
6.3 工況參數(shù)對動態(tài)剛度和阻尼系數(shù)的影響 230
6.3.1 速度對動態(tài)剛度和阻尼系數(shù)的影響 230
6.3.2 載荷對動態(tài)剛度和阻尼系數(shù)的影響 231
6.3.3 供水壓力對動態(tài)剛度和阻尼系數(shù)的影響 232
6.4 結(jié)構(gòu)參數(shù)對動態(tài)剛度和阻尼系數(shù)的影響 233
6.4.1 溝槽結(jié)構(gòu)對動態(tài)剛度和阻尼系數(shù)的影響 233
6.4.2 長徑比對動態(tài)剛度和阻尼系數(shù)的影響 235
6.4.3 軸承間隙對動態(tài)剛度和阻尼系數(shù)的影響 236
參考文獻 237
第7章 水潤滑橡膠軸承的振動噪聲分析 239
7.1 振動噪聲機理 239
7.1.1 振動與噪聲的關(guān)系 239
7.1.2 摩擦引起的振動與噪聲 240
7.1.3 振動噪聲動力學理論 244
7.1.4 軸承動力學模型 247
7.2 水潤滑橡膠軸承摩擦噪聲分析 250
7.3 摩擦噪聲影響因素分析 251
7.3.1 摩擦系數(shù)對摩擦噪聲的影響 251
7.3.2 速度對摩擦噪聲的影響 252
7.3.3 載荷對摩擦噪聲的影響 253
7.3.4 橡膠硬度對摩擦噪聲的影響 253
7.3.5 幾何結(jié)構(gòu)對摩擦噪聲的影響 254
參考文獻 256
第8章 水潤滑橡膠軸承的摩擦學性能試驗研究 258
8.1 濕磨粒磨損機理 258
8.1.1 濕磨粒磨損的物理過程 258
8.1.2 磨損率的影響因素 263
8.2 水潤滑橡膠軸承摩擦學性能試驗標準 266
8.2.1 試樣 266
8.2.2 儀器 267
8.2.3 試驗步驟 267
8.2.4 計算結(jié)果 268
8.3 水潤滑橡膠軸承摩擦學性能試驗 269
8.3.1 試驗方法 269
8.3.2 摩擦系數(shù)試驗研究 270
8.3.3 磨損率試驗研究 280
8.3.4 改性材料摩擦學性能 284
8.3.5 溝槽結(jié)構(gòu)摩擦學試驗研究 286
參考文獻 289
第9章 水潤滑橡膠軸承試驗平臺設(shè)計 291
9.1 水潤滑橡膠軸承綜合性能試驗系統(tǒng)研制 291
9.1.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 291
9.1.2 試驗臺結(jié)構(gòu)設(shè)計 293
9.1.3 測試原理與數(shù)據(jù)處理方法 295
9.2 試驗內(nèi)容及方法 300
9.2.1 試驗對象 300
9.2.2 試驗內(nèi)容 301
9.2.3 試驗方法及步驟 301
9.3 試驗結(jié)果分析與討論 302
9.3.1 摩擦系數(shù) 302
9.3.2 水膜壓力 304
9.3.3 軸心軌跡 308
9.3.4 動態(tài)剛度和動態(tài)阻尼 311
9.3.5 振動噪聲 313
參考文獻 316
第10章 水潤滑橡膠合金軸承的精密成形方法 317
10.1 水潤滑橡膠合金軸承的成形工藝 317
10.1.1 橡膠的硫化 317
10.1.2 水潤滑橡膠合金軸承的硫化工藝 321
10.1.3 水潤滑軸承橡膠合金材料與瓦背的黏結(jié)工藝 325
10.2 水潤滑橡膠合金軸承模具 327
10.2.1 水潤滑橡膠合金軸承精密成形模具的初步設(shè)計 328
10.2.2 螺旋槽水潤滑橡膠合金軸承脫模裝置 330
10.3 水潤滑橡膠合金軸承精密成形數(shù)字制造裝備 331
10.3.1 精密成形數(shù)字制造裝備簡介 331
10.3.2 工程復合材料精密成形電感應熱壓模具設(shè)計 333
10.3.3 成形裝備計算機控制 334
參考文獻 335
第11章 水潤滑軸承系統(tǒng)簡介 337
11.1 開式結(jié)構(gòu)的水潤滑軸承系統(tǒng) 337
11.2 閉式結(jié)構(gòu)的水潤滑軸承系統(tǒng) 338
11.3 閉式結(jié)構(gòu)的水潤滑軸承系統(tǒng)密封裝置 339
11.3.1 密封裝置結(jié)構(gòu) 339
11.3.2 密封裝置填料函安裝要求 340
11.3.3 試航驗收要求 340
11.4 水潤滑動密封橡膠合金軸承簡介 341
11.4.1 水潤滑動密封橡膠合金軸承基本結(jié)構(gòu) 341
11.4.2 水潤滑動密封橡膠合金軸承工作原理 342
參考文獻 342
第12章 硬質(zhì)高分子復合材料水潤滑軸承 344
12.1 簡介 344
12.1.1 水潤滑賽龍軸承 344
12.1.2 水潤滑飛龍軸承 345
12.1.3 水潤滑Vesconite軸承 347
12.1.4 水潤滑Orkot軸承 347
12.1.5 水潤滑Railko軸承 348
12.2 軸承力學特性 350
12.2.1 耐磨性 350
12.2.2 熱膨脹性 350
12.2.3 吸水性 351
12.2.4 物理力學性能 351
12.3 軸承設(shè)計與分析 355
12.3.1 pvT曲線 355
12.3.2 軸承壁厚設(shè)計 357
12.3.3 軸承長徑比設(shè)計 359
12.3.4 槽結(jié)構(gòu)設(shè)計 360
12.4 成形工藝與方法 361
12.4.1 軸承結(jié)構(gòu)形式 361
12.4.2 軸承的加工方法 362
參考文獻 367
第13章 水潤滑陶瓷軸承 368
13.1 水潤滑陶瓷軸承簡介 368
13.2 氧化物陶瓷材料的水潤滑性能 372
13.2.1 ZrO2-