《精密滾動軸承薄膜潤滑的跨尺度摩擦學設計》是依託哈爾濱工業大學，由鄭德志擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：精密滾動軸承薄膜潤滑的跨尺度摩擦學設計
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：鄭德志
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
滾動軸承摩擦界面潤滑薄膜參數、接觸表面參數、軸承內部游隙、軸承元件及轉子-軸承系統尺寸共同構成多尺度複雜系統，但軸承潤滑與材料技術和軸承分析技術的相互獨立，導致關鍵機械部件軸承失效後難以判斷軸承為受害者或作案者。項目通過建立潤滑材料物性變化與系統摩擦狀態轉變的互動作用模型，實現界面摩擦配副測試與仿真分析的閉環對接，獲得軸承固體薄膜潤滑或固液複合潤滑界面設計準則；結合軸承動力學分析技術與三維多尺度有限元方法，實現界面潤滑參數與軸承元件乃至軸承-轉子全系統的跨尺度連線，構建覆蓋軸承-轉子巨觀系統到摩擦界面納微體系的跨尺度分析方法，實現精密機械核心軸承部件潤滑設計的面向工況全系統摩擦學工程設計方法。
結題摘要
滾動軸承摩擦界面潤滑薄膜參數、接觸表面參數、軸承內部游隙、軸承元件及轉子-軸承系統尺寸共同構成多尺度複雜系統，但軸承潤滑與材料技術和軸承分析技術的相互獨立，導致關鍵機械部件軸承失效後難以判斷軸承為“受害者”或“作案者”。項目旨在構建覆蓋軸承巨觀系統到摩擦界面納微體系的跨尺度分析方法。首先，研究了軸承的滾動體-套圈摩擦副潤滑薄膜滑滾接觸性能，建立了軸承滾動體和套圈摩擦副在滑滾試驗中的設計方法，對4050油潤滑下TiN，WS2等軸承固體潤滑改性材料進行了滑滾接觸狀態下的摩擦和失效行為試驗研究。研究了軸承保持架和引導面之間摩擦副固體潤滑薄膜衝擊滑動摩擦性能，考察了PTFE、TiN、Ag等常用固體潤滑材料在衝擊滑動接觸狀態下的摩擦磨損性能表現和失效行為。進行了薄膜潤滑的膜基體系界面力學分析，採用復變理論的鏡像法建立了固體薄膜表面受集中單元力與分布力作用時的二維和三維界面力學分析模型，獲得了固體薄膜-基底雙材料系統不同表面受載形式下界面應力和變形的解析解。測試了固體潤滑薄膜的膜基體系性能，採用球-盤配副摩擦磨損和納米/微米劃痕摩擦學測試方法，對二硫化鉬薄膜和類金剛石碳膜這兩類分別代表層狀和硬脆性的固體薄膜進行了膜-基體系性能測試。結合膜-基體系界面力學計算模型，分析評價了兩種固體薄膜測試中的界面應力回響規律、承載能力及磨損失效特性，獲得了軸承固體薄膜潤滑界面設計準則。針對空間套用的固體薄膜潤滑密珠軸系，進行了軸承的薄膜潤滑跨尺度設計，建立了彎矩與轉矩複合工況的重載下軸系力載分析模型，結合密珠軸系內部載荷分析與固體薄膜界面力學分析，根據試驗得到的固體薄膜界面力學極限性能，實現了軸系的跨尺度固體薄膜潤滑設計，並通過熱真空系統台架進行了試驗驗證。
