基于微造型和涂層的采棉機(jī)摘錠-套筒性能改性研究.pdf

1、摘錠是采棉機(jī)的核心工作部件,直接參與采棉的主要工作,其表面性能的好壞直接影響到采棉機(jī)的采摘成本和工作效率。摘錠與套筒形成磨損副,實(shí)際工作時(shí)又直接與棉花接觸,在工作過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)疲勞、磨損和斷裂等失效現(xiàn)象,而目前國(guó)內(nèi)采棉機(jī)的使用的摘錠主要依賴從美國(guó)進(jìn)口,價(jià)格較貴,為了節(jié)省成本,迫切需要實(shí)現(xiàn)摘錠的國(guó)產(chǎn)化,因此有必要對(duì)摘錠與套筒表面的摩擦學(xué)性能進(jìn)行改性研究。
　　本文立足于重慶大學(xué)機(jī)械傳動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主課題“采棉機(jī)水平摘錠摩擦學(xué)改性

2、研究”(項(xiàng)目編號(hào)0301002109174),針對(duì)我國(guó)采棉機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀,本文分別從表面織構(gòu)和涂層材料兩方面著手,對(duì)摘錠和套筒的摩擦學(xué)性能進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容如下:
　　首先,本文考慮將目前摩擦學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn),即微造型技術(shù),應(yīng)用到摘錠上,為了將問(wèn)題簡(jiǎn)化,研究平板上微造型對(duì)摩擦學(xué)性能的影響。主要研究了考慮氣穴模型與不考慮氣穴模型下單個(gè)微造型對(duì)平板摩擦學(xué)性能的差異,并分析了微造型幾何尺寸和布置方式對(duì)平板表面承載力、摩擦力和摩擦系數(shù)及平

3、板表面應(yīng)力等摩擦學(xué)性能的影響。計(jì)算結(jié)果表明:考慮氣穴模型后,負(fù)的油膜壓力峰和由之造成的平板表面應(yīng)力峰消失,正的油膜壓力峰值和平板表面應(yīng)力峰增大。微造型幾何尺寸變化會(huì)造成平板摩擦學(xué)性能的改變。通過(guò)微造型之間的協(xié)同效應(yīng),合理的微造型布置個(gè)數(shù)、角度和距離可以更好地改進(jìn)摩擦學(xué)性能。
　　接著,從表面材料性質(zhì)方面,建立了具有涂層的套筒和潤(rùn)滑油膜有限元模型,并對(duì)其進(jìn)行了流固耦合分析,研究了涂層彈性模量、泊松比和厚度對(duì)套筒摩擦學(xué)性能的影響。結(jié)果

4、表明:涂層彈性模量、泊松比和厚度對(duì)套筒摩擦學(xué)性能有顯著影響,并發(fā)現(xiàn)在一定條件下,存在最優(yōu)的涂層彈性模量和泊松比。
　　最后,通過(guò)球-盤摩擦的試驗(yàn)方法,分別在干摩擦和油潤(rùn)滑條件下對(duì)兩種渴望用于摘錠與套筒的涂層材料(硬鉻和化學(xué)鎳)的摩擦學(xué)性能進(jìn)行了研究,并與基體材料進(jìn)行了對(duì)比。分析了試驗(yàn)時(shí)間、載荷和速度對(duì)涂層表面摩擦系數(shù)和表面形貌的影響,用程序驗(yàn)證了載荷和頻率對(duì)摩擦系數(shù)的影響。結(jié)果表明:試驗(yàn)載荷和速度對(duì)摩擦系數(shù)影響較大;硬鉻涂層與化學(xué)