大型閘門部件的復(fù)合UHMWPE滑動(dòng)面研究及應(yīng)用.pdf

1、惡劣潤(rùn)滑環(huán)境下工作的重載球鉸與銷齒傳動(dòng)部件在水利設(shè)施、海洋工程裝備、起重設(shè)備以及國(guó)防工業(yè)中廣泛應(yīng)用，但是普通低速重載滑動(dòng)摩擦面很難有效解決冷膠合與點(diǎn)蝕等摩擦面破損的問題。裝備有復(fù)合結(jié)構(gòu)高聚物軸瓦的球鉸在工程項(xiàng)目中證實(shí)其滑動(dòng)摩擦面具有優(yōu)異的抗磨損性能，但是缺乏對(duì)其接觸面應(yīng)力分布情況的研究資料，對(duì)類似球鉸的設(shè)計(jì)方法也缺乏理論依據(jù)。過大的接觸應(yīng)力已經(jīng)被證實(shí)是造成重載齒輪齒面磨損的一個(gè)重要因素，高分子塑料齒輪具有優(yōu)秀的抗磨損能力，但是受高聚物力

2、學(xué)強(qiáng)度的限制，還沒有看到可用于重載傳動(dòng)裝置的高聚物齒輪類零件的相關(guān)研究與案例。
　　為此，本文對(duì)特殊球鉸UHMWPE滑動(dòng)面的接觸應(yīng)力分布及變化規(guī)律展開理論研究和仿真分析，以探求其具有優(yōu)秀摩擦特性的機(jī)理；提出適用于低速重載工況的復(fù)合結(jié)構(gòu)高聚物傳動(dòng)銷齒，對(duì)其承載能力與應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行仿真研究，并以鄱陽湖樞紐閘門的啟閉設(shè)備為工程案例論證其應(yīng)用前景。提出多種大型閘門的啟閉設(shè)備設(shè)計(jì)方案。
　　通過對(duì)特殊球鉸的高聚物滑動(dòng)摩擦面及復(fù)合結(jié)構(gòu)UH

3、MWPE軸瓦的建模、仿真和應(yīng)力分析，探明了該滑動(dòng)摩擦面表面接觸應(yīng)力的分布規(guī)律；揭示其與普通球鉸滑動(dòng)摩擦面相比具有明顯較低表面接觸應(yīng)力的根本原因是粘彈性UHMWPE材料在受載后迅速發(fā)生明顯的彈性變形從而形成廣泛的接觸面，將應(yīng)力相對(duì)均勻的分散到摩擦面從而顯著消除了滑動(dòng)摩擦面的應(yīng)力集中現(xiàn)象；復(fù)合結(jié)構(gòu)高聚物軸瓦在較大載荷條件下將主要應(yīng)力轉(zhuǎn)移到強(qiáng)度較高的碳纖維強(qiáng)化環(huán)，避免了具有自潤(rùn)滑特性的高聚物接觸面出現(xiàn)破損、擠出等失效損傷；證實(shí)了復(fù)合結(jié)構(gòu)高聚物

4、用于改善惡劣潤(rùn)滑條件的重載滑動(dòng)面摩擦特性的可行性。
　　以UHMWPE材料粘彈性力學(xué)模型為基礎(chǔ)，根據(jù)包絡(luò)原理歸納了銷齒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒廓曲線方程算法，提出了新型鋼被襯復(fù)合結(jié)構(gòu)高聚物傳動(dòng)銷齒。對(duì)其承載能力與應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行仿真分析，發(fā)現(xiàn)其具有較低齒面接觸應(yīng)力的根本原因是較大實(shí)際接觸面積避免了接觸應(yīng)力集中現(xiàn)象，并與普通鋼制傳動(dòng)銷齒在受載時(shí)的應(yīng)力分布情況進(jìn)行比較，證實(shí)這種特殊銷齒的表面接觸應(yīng)力低于普通硬齒面銷齒，消除了應(yīng)力集中點(diǎn)。
　　提