軸承襯套材料摩擦學(xué)性能研究及預(yù)測.pdf

1、航空發(fā)動機是飛行器的“心臟”，長期工作于高溫、高壓、高速的極端惡劣的環(huán)境下，對飛行器的性能具有極其重要的影響，關(guān)系到飛行器的安全性和可靠性。附件傳動系統(tǒng)是航空發(fā)動機的一種齒輪傳動裝置，完成動力從發(fā)動機主軸傳輸?shù)津?qū)動部件的功能，為附件裝置提供動力。某航空發(fā)動機附件傳動系統(tǒng)軸承襯套材料主要采用鋁材料和鋼材料，兩種材料在實際的樣機使用中內(nèi)表面出現(xiàn)了不同程度的磨損和擦傷問題，導(dǎo)致了航空發(fā)動機系統(tǒng)乃至整個發(fā)動機的研制失敗，且失效率很高。本文從摩擦

2、學(xué)的角度出發(fā)，探究兩種材料的磨損機理，通過摩擦學(xué)設(shè)計對磨損失效規(guī)律進行預(yù)測，為軸承襯套的設(shè)計提供理論基礎(chǔ)和指導(dǎo)。
　　本文主要針對航空發(fā)動機附件傳動系統(tǒng)中軸承襯套實際所使用的兩種軸承襯套材料2A12鋁合金和16Cr3NiWMoVNbE鋼材料與GCr15軸承鋼配副進行屬性測試。包括硬度測試、粗糙度測試、拉伸性能測試和沖擊韌性測試。
　　本文對不同配副在屬性影響因素和確定的工況條件下，利用HRS-2M往復(fù)摩擦磨損試驗機，以GCr

3、15鋼銷為滑動件，2A12鋁合金和16Cr3NiWMoVNbE鋼材料為對磨件進行摩擦磨損試驗研究。利用摩擦磨損試驗機采集摩擦因數(shù)隨時間變化的數(shù)據(jù)，使用L-200型光電分析天平測量2A12鋁合金和16Cr3NiWMoVNbE鋼材料的磨損量。試驗主要考慮載荷、頻率和介質(zhì)環(huán)境三個影響因素。首先，分別考慮載荷、頻率和介質(zhì)環(huán)境單因素的變化進行耐磨性試驗研究。得出載荷、頻率、介質(zhì)的變化對材料的耐磨性影響都較大。其次，采用均勻設(shè)計運用擬水平法設(shè)計三因

4、素試驗方案，研究三因素耦合作用下兩種軸承襯套材料的摩擦學(xué)性能。得出三因素不同的組合作用對兩種材料的減摩性和耐磨性影響較大。
　　本文利用SSX-550型掃描電子顯微鏡和能譜分析對兩種軸承襯套材料磨損后的表面進行表面形貌和化學(xué)元素分析，探究其磨損機理。結(jié)果表明:干摩擦下，頻率一定，載荷不同，2A12鋁合金材料的磨損機理主要表現(xiàn)為粘著磨損和磨粒磨損，同時伴隨著氧化磨損。16Cr3NiWMoVNbE鋼材料的磨損機理主要表現(xiàn)為磨粒磨損和粘

5、著磨損，同時伴隨著疲勞磨損;載荷一定，頻率不同，2A12鋁合金材料的磨損機理主要表現(xiàn)為磨粒磨損和疲勞磨損同時伴隨著氧化磨損。16Cr3NiWMoVNbE鋼材料的磨損機理主要表現(xiàn)為磨粒磨損和粘著磨損，同時伴隨著疲勞磨損。在不同的介質(zhì)條件下，與干摩擦條件下相比，兩種材料在4050航空油和MoS2粉末環(huán)境下均表現(xiàn)良好的耐磨性能。
　　本文還采用灰色理論建立GM(1，1)模型對試驗數(shù)據(jù)進行單因素模擬和預(yù)測，建立了2A12鋁合金和16Cr3