軸承襯套材料摩擦學(xué)性能研究及預(yù)測(cè).pdf

1、航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛行器的“心臟”，長(zhǎng)期工作于高溫、高壓、高速的極端惡劣的環(huán)境下，對(duì)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(dòng)系統(tǒng)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的一種齒輪傳動(dòng)裝置，完成動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)主軸傳輸?shù)津?qū)動(dòng)部件的功能，為附件裝置提供動(dòng)力。某航空發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)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(shí)際的樣機(jī)使用中內(nèi)表面出現(xiàn)了不同程度的磨損和擦傷問(wèn)題，導(dǎo)致了航空發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)乃至整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)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?jī)煞N材料的磨損機(jī)理，通過(guò)摩擦學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)磨損失效規(guī)律進(jìn)行預(yù)測(cè)，為軸承襯套的設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)和指導(dǎo)。
　　本文主要針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)系統(tǒng)中軸承襯套實(shí)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(jìn)行屬性測(cè)試。包括硬度測(cè)試、粗糙度測(cè)試、拉伸性能測(cè)試和沖擊韌性測(cè)試。
　　本文對(duì)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(yàn)機(jī)，以GCr

3、15鋼銷(xiāo)為滑動(dòng)件，2A12鋁合金和16Cr3NiWMoVNbE鋼材料為對(duì)磨件進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)研究。利用摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)采集摩擦因數(shù)隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)，使用L-200型光電分析天平測(cè)量2A12鋁合金和16Cr3NiWMoVNbE鋼材料的磨損量。試驗(yàn)主要考慮載荷、頻率和介質(zhì)環(huán)境三個(gè)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(jìn)行耐磨性試驗(yàn)研究。得出載荷、頻率、介質(zhì)的變化對(duì)材料的耐磨性影響都較大。其次，采用均勻設(shè)計(jì)運(yùn)用擬水平法設(shè)計(jì)三因

4、素試驗(yàn)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(duì)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(duì)兩種軸承襯套材料磨損后的表面進(jìn)行表面形貌和化學(xué)元素分析，探究其磨損機(jī)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(jī)理主要表現(xiàn)為粘著磨損和磨粒磨損，同時(shí)伴隨著氧化磨損。16Cr3NiWMoVNbE鋼材料的磨損機(jī)理主要表現(xiàn)為磨粒磨損和粘

5、著磨損，同時(shí)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(jī)理主要表現(xiàn)為磨粒磨損和疲勞磨損同時(shí)伴隨著氧化磨損。16Cr3NiWMoVNbE鋼材料的磨損機(jī)理主要表現(xiàn)為磨粒磨損和粘著磨損，同時(shí)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(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素模擬和預(yù)測(cè)，建立了2A12鋁合金和16Cr3