真空低温环境下轴承材料GCr15摩擦与润滑性能研究

论文摘要

随着我国航天界对空间材料认识水平的提高,国内对于航天器材料的环境效应日益重视。航空航天事业的迅猛发展,使得在真空低温环境下的摩擦学研究成为迫切的需求。但相关研究时间还比较短,并未形成一个较完善的体系。因此现阶段对真空低温环境下材料的摩擦学的研究具有重大实际意义。本文研制了模拟月球车在月球环境下铰链运动副的真空低温滑动摩擦实验台,并开发了相应的用于测量、观察和记录试验数据的计算机程序。该实验系统可提供常压、低真空、高真空三档真空度,-80℃20℃的试验温度,并在此真空低温环境下模拟了铰链副的摩擦形式,测量了多种试验条件下,两种配副的摩擦系数,借助扫描电子显微镜片观察了试件的磨损程度,分析了环境对滑动副摩擦磨损性能的影响机理。由试验及分析得知,摩擦副在不同的气压环境下均显现出温度依赖性:随温度的降低,摩擦系数逐渐增大。GCr15轴套与DLC表面镀膜轴瓦摩擦副的摩擦系数低于GCr15轴套与GCr15轴瓦摩擦副,具有更优的摩擦学性能。添加了真空润滑脂的GCr15轴套与GCr15轴瓦摩擦副在低真空环境各温度下摩擦系数均小于未添加润滑脂的相同材料配副,且添加了润滑脂的配副具有更长的摩擦寿命。在常压下,GCr15-DLC镀膜摩擦副的磨损主要由微观的犁沟引起,随着气压的降低,粘着现象引起的磨损逐渐变大,在高真空中摩擦副的磨损主要以粘着为主。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究的目的和意义
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题研究的目的和意义
• 1.2 国内外在该方向的研究现状及分析
• 1.2.1 国内外在真空摩擦学方面的研究
• 1.2.2 国内外在低温摩擦学方面的研究
• 1.3 主要研究内容
• 第2章 真空低温滑动摩擦实验台总体设计
• 2.1 引言
• 2.2 实验台的设计要求
• 2.3 实验台的整体结构
• 2.3.1 传动系统的设计
• 2.3.2 加载系统的设计
• 2.3.3 测量系统的设计
• 2.3.4 制冷系统的设计
• 2.3.5 摩擦件的设计
• 2.4 本章小结
• 第3章 数据采集软件的开发与研究
• 3.1 引言
• 3.2 编程语言及程序要求
• 3.2.1 编程语言的选择
• 3.2.2 软件开发的具体要求
• 3.3 软件界面及系统流程
• 3.4 减小误差的方法
• 3.5 在VB中绘图功能的实现
• 3.5.1 利用VB绘图语句实现
• 3.5.2 在VB中调用MATLAB实现
• 3.5.3 利用MatrixVB绘图的具体实现
• 3.6 采集数据曲线的实时显示
• 3.7 实验数据的存储
• 3.7.1 软件运行时数据的存储
• 3.7.2 数据的存储格式
• 3.8 数据采集卡的软件调用
• 3.9 本章小结
• 第4章 真空低温环境下的摩擦试验与分析
• 4.1 引言
• 4.2 试验设计
• 4.2.1 试验材料
• 4.2.2 润滑脂的选用
• 4.2.3 试验步骤与规划
• 4.3 试验数据
• 4.3.1 GCr15-DLC镀膜摩擦副试验数据
• 4.3.2 GCr15-GCr15 摩擦副的试验数据
• 4.4 试验数据分析
• 4.5 磨损机理分析
• 4.5.1 GCr15-DLC摩擦副的磨损机理分析
• 4.5.2 GCr15-GCr15 摩擦副的磨损机理分析
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢