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1、重载自润滑推力轴承摩擦性能的数值模拟与验证11211叶呈武张绪虎张艳秋高阳丁水(1航天材料及工艺研究所,北京100076)(2哈尔滨工程大学工程训练中心,哈尔滨150001)文摘使用ANSYS软件对重载条件下服役的自润滑推力轴承进行了摩擦性能模拟,并对计算进行了地面试验验证和研究。结果表明:小于0.4mm厚的自润滑轴衬有利于减少轴承接触面的应力,降低摩擦因数,减少轴衬的厚度,提高轴衬材料的压缩强度、热导率等有利于降低轴衬材料的工作温度,提高轴衬的使用寿命。Nomex/PTFE复合自润滑材料的摩擦因数随载荷的
2、增加而稳定降低,在145MPa的重载荷下出现0.017极低摩擦因数。关键词摩擦,自润滑材料,推力轴承,数值模拟NumericalSimulationandExperimentalVerificationonFrictionPropertiesofSelf-LubricatingHighlyLoadedThrustBearing11211YeChengwuZhangXuhuZhangYanqiuGaoYangDingShui(1AerospaceResearchInstituteofMaterials&Pro
3、cessingTechnology,Bejing100076)(2IndustrialTrainingCentre,HarbinEngineeringUniversity,Harbin150001)AbstractThefrictionpropertiesofself-lubricatinghighlyloadedthrustbearingwassimulatedbyANSYSsoft-ware.Thecalculatedresultwasverifiedandstudiedbygroundexperime
4、nt.Theresultsshowthatself-lubricationhelpstodecreasethepeakstressinthecontactsurfacewhileitsthicknessislessthan0.4mm.Thedecreaseoffrictioncoefficient,increaseofcompressstrength,orincreaseoftheconductcoefficientofself-lubricationcouldlengthenthebearing-life
5、bydecreasingthetemperatureofbearingsurface.ThefrictioncoefficientofNomex/PTFEself-lubricatingcompositedecreasessteadilywiththeincreasingofthrustload,ultrasmallvalue0.017isreachedunderthe145MPaload.KeywordsFriction,Self-lubricating,Numericalsimulation,Thrus
6、tbearing[2,4]0引言条件下形成并保持有效的润滑膜,尤其是PTFE固体自润滑技术在清洁、重载荷以及真空、高低复合自润滑材料重载条件下性能稳定、润滑效果好,[2-3,7,10]温等苛刻工况下具有传统液体润滑无法相比的优应用更广泛。[1-5]势。层状分子结构的单质、化合物或有机聚合物干摩擦情况下,由于摩擦热只能通过摩擦副传导等是常用的固体自润滑剂,其中聚四氟乙烯(PTFE),或辐射,摩擦热易在表面聚积,而PTFE等材料的热金属硫化物和硒化物等最为常用。但这些材料通常导率较低,更易形成局部高温,恶化自润
7、滑性能,因此强度较低,因此承载能力不高、耐磨性一般,为了改善摩擦副表面温度是考察PTFE基自润滑材料性能的其干摩擦特性,近年来,开展了大量纤维、颗粒强化一个重要参量。本文计算了以PTFE复合材料为自[1,3,6-7][8-9]PTFE,纳米化处理WS2、MoS2涂层等方面润滑层的某重型运载火箭推力轴承在发射过程中轴的研究,确保了这些材料在保持低摩擦因数的前提承表面温度与应力分布情况,并设计了地面试验对计下,承载能力和耐磨损性能获得极大提高,能在重载算结果进行了验证,分析和探讨了推力轴承自润滑层收稿日期:20
8、12-12-24基金项目:民用航天项目支持(C4220080301)作者简介:叶呈武,1979年出生,博士研究生,高级工程师,主要从事有色金属材料、粉末冶金技术、功能材料等研究。E-mail:chengwu.yea@163.com—51—宇航材料工艺http:∥www.yhclgy.com2013年第3期材料设计的要求。作往复匀速摆动,轴承头转轴球心在工作时只有一个1试验自由度,轴承基座相对静止;使用ANSYS软
