大型閘門部件的復合UHMWPE滑動面研究及應用.pdf

1、惡劣潤滑環(huán)境下工作的重載球鉸與銷齒傳動部件在水利設施、海洋工程裝備、起重設備以及國防工業(yè)中廣泛應用，但是普通低速重載滑動摩擦面很難有效解決冷膠合與點蝕等摩擦面破損的問題。裝備有復合結(jié)構(gòu)高聚物軸瓦的球鉸在工程項目中證實其滑動摩擦面具有優(yōu)異的抗磨損性能，但是缺乏對其接觸面應力分布情況的研究資料，對類似球鉸的設計方法也缺乏理論依據(jù)。過大的接觸應力已經(jīng)被證實是造成重載齒輪齒面磨損的一個重要因素，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、學強度的限制，還沒有看到可用于重載傳動裝置的高聚物齒輪類零件的相關研究與案例。
　　為此，本文對特殊球鉸UHMWPE滑動面的接觸應力分布及變化規(guī)律展開理論研究和仿真分析，以探求其具有優(yōu)秀摩擦特性的機理；提出適用于低速重載工況的復合結(jié)構(gòu)高聚物傳動銷齒，對其承載能力與應力應變進行仿真研究，并以鄱陽湖樞紐閘門的啟閉設備為工程案例論證其應用前景。提出多種大型閘門的啟閉設備設計方案。
　　通過對特殊球鉸的高聚物滑動摩擦面及復合結(jié)構(gòu)UH

3、MWPE軸瓦的建模、仿真和應力分析，探明了該滑動摩擦面表面接觸應力的分布規(guī)律；揭示其與普通球鉸滑動摩擦面相比具有明顯較低表面接觸應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，將應力相對均勻的分散到摩擦面從而顯著消除了滑動摩擦面的應力集中現(xiàn)象；復合結(jié)構(gòu)高聚物軸瓦在較大載荷條件下將主要應力轉(zhuǎn)移到強度較高的碳纖維強化環(huán)，避免了具有自潤滑特性的高聚物接觸面出現(xiàn)破損、擠出等失效損傷；證實了復合結(jié)構(gòu)高聚物

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