多功能转子轴承系统实验台椭圆轴承结构设计【说明书+CAD】
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实习报告姓名:戴宇 专业:机械设计制造及其自动化 学号:1103010220生产实习是我们机械专业学习的一个重要环节,是将课堂上学到的理论知识与实际相结合的一个很好的机会,对强化我们所学到的知识和检测所学知识的掌握程度有很好的帮助。为期2天的生产实习,我们去了江麓机械制造有限公司,在江麓机械制造有限公司实习当中,我们学到了许多课本上没有的知识,真的是受益匪浅。(一)实习目的1.通过江麓机械制造有限公司生产实习,深入生产第一线进行观察和调查研究,获取必要的感性知识和使自己全面地了解布勒机械制造有限公司的生产组织形式以及生产过程,了解和掌握本专业基础的生产实际知识,巩固和加深已学过的理论知识,并为后续专业课的教学,课程设计,毕业设计打下坚实的基础。2.在实习期间,通过对典型零件机械加工工艺的分析,以及零件加工过程中所用的机床,夹具、量具等工艺装备,把理论知识和实践相结合起来,让我们的考察,分析和解决问题的工作能力得到有效的提高。3.通过实习,广泛接触工人和听工人技术人员的专题报告,学习他们的好的增产经验,技术革新和成果,实践中的经验,学习他们在机械行中的无私贡献精神。4.通过参观江麓机械制造有限公司,掌握一台机床从毛坯到产品的整个生产过程,组织管理,设备选择和车间布置等方面的知识,扩大知识面,开阔了视野。5.通过记实习日记,写实习报告,锻炼与培养我们的观察,分析问题以及搜集和整理技术资料等方面的能力。(二)生产实习的要求为了达到上述实习目的,生产实习的内容和要求有:1.机械零件的加工根据实习工厂的产品,选定几种典型零件作为实习对象,通过对典型零件机械加工工艺的学习,掌握各类机器零件加工工艺的特点,了解工艺在工厂中所用的机床,刀具,夹具的工作原理和机构以及定位方式,在此基础上指定其中几个典型的零件进行重点的分析研究,要求如下:(1)阅读和查阅典型零件的零件图及其加工图,了解该零件在机床中的功用及工作条件,零件的结构特点及要求,分析此零件的加工工序、工艺。(2)大致了解毛坯的制造工艺过程,找出铸(锻)件、型材的分型(模)面。(3)深入了解零件的制造工艺过程以及零件的制造前所需要的哪些处理,找出现场加工工艺情况;(4)对主要零件加工工序、工艺做进一步的分析,并做好工序卡片、工艺卡片。2.装配工艺(1)了解机械的装配组织形式和装配工艺方法和装配工艺所需要注意的精度、平行度、垂直度的要求。(2)了解个中装配方法中的优、缺点,如何避免缺点;及装配方法使用类型、要求。(3)了解典型装配工具在装配方法中的工作原理,结构特点和使用方法。3、基本知识;铣削加工的特点、应用范围。(1)所实习摇臂万能铣床的基本结构、加工范围。(2)摇臂万能铣床中铣刀的种类、结构、应用及安装。(3)摇臂万能铣床常用附件的工作原理、加工方法与应用。(4)摇臂万能铣床工件的安装及定位方式。(5)平面、沟槽导轨面的铣削方法,尺寸以及一些重要精度的检验,铣削用量的选择。(三)生产实习的时间安排(1)第一天了解车间及工件大体情况(2)第一天分析万能摇臂铣床六大件的加工工艺(四)生产实习的内容1.摇臂万能铣床的主要特点是可以转任何一个角度,所应用的场合一般是单件小批量生产;2.摇臂万能铣床的六大件分别是悬梁、转盘、床身、工作台、床鞍、升降台;该铣床的导轨分为移置导轨和滑动导轨两种导轨,其中滑动导轨需要淬火处理,一般较长的导轨需要淬火;3.摇臂万能铣床在铣齿轮时需要装分度头,装刀时刀具与主轴锥面紧密结合,这样使不易变形;同时铣床的锥度有7:24不能自锁,而莫氏锥度能自锁.4.牛头刨床加工效率低,应加工窄长面工件,万能磨床可以磨轴类外圆柱、孔、和锥面;以及加工其他东西;4.工作台面加工需要注意:平行度,平面度,精度等;工作台面表面需要进行淬火处理;在安装时需要用百分表进行精度调整而且精度的调整要与国家标准来对照;5.床鞍轴承上、下两半圆在镗床上安装好以后再进行加工;需要人工进行精度的调整;10.夹紧与孔的大小,接触面的面积大小,水平面是否水平有着密切的联系;11.工作台一般用铸件毛坯来加工,材料牌号HT250,仅第一步,钳(划线)分为两个步骤:一、以划线为基准,划出台面余量线、中心线;二、其余按要求划出各面的余量加工线;此道工序在大件车间完成,在铣床或刨床上加工;12.升降台的导轨面有两种:水平导轨面、垂直导轨面;13.砂轮越程槽:为了加工方便而设立的,此砂轮越程槽在刨床上加工;设立的目的是为了防止在加工燕尾导轨时将刀具打坏;13.加工工件时需要考虑效率、成本、和精度,具体要求由工厂情况而定;14.在机床上加工工件时,必须用夹具装好夹牢工件。将工件装好,就是在机床上确定工件相对于刀具的正确位置,这一过程称为定位。将工件夹牢,就是对工件施加作用力,使之在已经定好的位置上将工件可靠地夹紧,这一过程称为夹紧。从定位到夹紧的全过程,称为装夹15.工件的装夹方法有找正装夹法和夹具装夹法两种。找正装夹方法是以工件的有关表面或专门划出的线痕作为找正依据,用划针或指示表进行找正,将工件正确定位,然后将工件夹用虎钳中,按侧边划出的加工线痕,用划针找正。16.工作夹紧概述夹紧的目的是防止工件在切削力、重力、惯性力等的作用下发生位移或振动,以免破坏工件的定位。因此正确设计的夹紧机构应满足下列基本要求:(1)夹紧应不破坏工件的正确定位;(2)夹紧装置应有足够的刚性;(3)夹紧时不应破坏工件表面,不应使工件产生超过允许范围的变形;(4)能用较小的夹紧力获得所需的夹紧效果;(5)工艺性好,在保证生产率的前提下结构应简单,便于制造、维修和操作。手动夹紧机构应具有自锁性能。17.工件在夹具中定位的任务是:使同一工序中的一批工件都能在夹具中占据正确的位置。工件定位的实质就是要限制对加工有影响的自由度18.加工中心中贴塑导轨的加工过程:加工面拉毛、滑铣、晾干、涂胶、最后压紧,一般要压紧48小时;19.在检验燕尾是否是55度,应于标准化进行接触磨(涂色法);20.工作面是否水平需要水平仪来检测,将水平仪放在桥板上首尾相接,依次测量;21.若精加工以后的重要工作面上有夹砂和气孔时,先将夹砂和气孔钻掉,然后再进行塞补;22.在介绍测量工作台面平面度时,先建立一个假想平面,在上面放三个等高块,需要用平尺和可调量块,如图所示:23.发蓝处理:强制性的氧化措施24.升降台的砂轮越程槽加工时一定要在淬火之前,因为淬火之后工件不易加工;25.工作台的加工先加工工作台面,再以工作台面为粗基准加工导轨面;26.镗床夹具镗床夹具又称镗模,是一种精密夹具,主要用于加工箱体类零件上的孔或孔系。27.镗床夹具由主要部分组一个完整的镗床夹具,应该由夹具体、定位装置、夹紧装置、带有引导元件的导向支架及套筒、镗杆等主要部分组成。28.工件在镗床夹具上常用的定位形式工件在镗床夹具上常用的定位形式有用圆柱孔、外圆柱面、平面、V形面及用圆柱销同V形导轨面、圆柱销同平面、垂直面的联合定位等。29.钻床夹具的主要类型钻床夹具简称钻模,主要用于加工孔及螺纹。它主要由钻套、钻模板、定位及夹紧装置夹具体组成。30.钻模的设计要点钻套钻套安装在钻模板或夹具体上,用来确定工件上加工孔的位置,引导刀具进行加工,提高加工过程中工艺系统的刚性并防振。钻套可分为标准钻套和特殊钻套两大类。(1)固定钻套(2)可换钻套(3)快换钻套(4)特殊钻套;钻模板钻模板用于安装钻套,确保钻套在钻模上的正确位置,钻模板多装在夹具体或支架上,常见的钻模板有:(1)固定式钻模板(2)铰链式钻模板(3)可卸(分离)式钻模板(4)悬挂式钻模板31.工件的六个自由度都限制了的定位称为完全定位;工件限制的自由度少于六个称为不完全定位。32.支承:作用起限制自由度已达到定位的作用;支承有三种(1)固定支承(2)调节支承(3)自位支承浮动支承33.床身导轨的粗磨应在端面磨削,生产效率高,加工表面精度低;床身导轨的精磨应在周边磨削,生产效率低,加工表面精度高。34.导轨精磨时砂轮修整应增加或加少材料。35.升降台燕尾导轨导磨性好,刚度差;矩形导轨磨性差,刚度好。36.铣刀类型选择根据被加工零件的几何形状,选择刀具的类型有:5)孔加工时,可采用钻头、镗刀等孔加工类刀具,37.加工中心是一种备有刀库并能自动更换刀具对工件进行多工序加工的数控机床,是具备两种机床功能的组合机床。它的最大特点是工序集中和自动化程度高,可减少工件装夹次数,避免工件多次定位所产生的累积误差,节省辅助时间,实现高质、高效加工。38.加工中心可完成镗、铣、钻、攻螺纹等工作,它与普通数控镗床和数控铣床的区别之处,主要在于它附有刀库和自动换刀装置。三:感受参观实习,在老师和工厂技术人员的带领下看到了很多也学到了很多。让我对原先在课本上许多不很明白的东西在实践观察中有了新的领悟和认识。在这个科技时代中,高技术产品品种类繁多,生产工艺、生产流程也各不相同,但不管何种产品,从原料加工到制成产品都是遵循一定的生产原理,通过一些主要设备及工艺流程来完成的。因此,在专业实习过程中,首先要了解其生产原理,弄清生产的工艺流程和主要设备的构造及操作。其次,在专业人员指导下,通过实习过程见习产品的设计、生产及开发等环节,初步培养我们得知识运用能力。概括起来有以下几方面:1、了解了当代机械工业以及摇臂万能铣床的发展概况,生产目的、生产程序及产品供求情况。2、了解了机械产品以及摇臂万能铣床的生产方法和技术路线的选择,工艺条件的确定以及流程的编制原则。3、了解了机械产品以及摇臂万能铣床的的质量标准、技术规格、包装和使用要求。4.在企业员工的指导下,见习生产流程及技术设计环节,锻炼自己观察能力及知识运用能力。5、社会工作能力得到了相应的提高,在实习过程中,我们不仅从企业职工身上学到了知识和技能,更使我们学会了企业中科学的管理方式和他们的敬业精神。感到了生活的充实和学习的快乐,以及获得知识的满足。真正的接触了社会,使我们消除了走向社会的恐惧心里,使我们对未来充满了信心,以良好的心态去面对社会。同时,也使我们体验到了工作的艰辛,了解了当前社会大学生所面临的严峻问题,促使自己努力学习更多的知识,为自己今后的工作奠定良好的基础 湖 南 科 技 大 学开题报告学 生 姓 名: 戴宇 学 院: 机电工程学院 专业及班级:机械设计制造及其自动花专业 学 号: 1103010220 指导教师: 宾光复 2015 年 4 月 12 日湖南科技大学2015届毕业设计开题报告题 目多功能转子轴承系统实验台椭圆轴承结构设计作者姓名戴宇学号1103010220所学专业机械设计制造及其自动化1、 研究的意义,同类研究工作国内外现状、存在问题研究意义随着现代化建设步伐的不断前进,旋转机械也向着越来越大,转速越来越高发展,这也就对旋转机械的核心部件转子提出了更高的设计要求。对转子动力学特征的研究可以 更 好 的 优 化设 计 方 案,提 出 效 率 更 高、更 加 安 全、更 加 节 能 的 转 子 系 统 ,对 于 理 论和实践都有着很大的意义。本课题设计的是多功能转子轴承系统实验台椭圆轴承结构设计,将椭圆结构设计,瓦块,轴承座等零部件强度校核的作为主要研究方向,以振动分析为动力学方面主要手段。通过对转速的控制,模拟出单自由度转子在不同的转速下的各种运动状态。系统有机械部分和测控部分组成,机械部分主要完成对转子轴承系统的结构设计和电机选型;测控部分完成了对电机无级调速电路设计和传感器等软硬件设备的选取,最终组成完整的实验系统。作为大四的学生,通过这次毕业设计,我们可以达到以下目的:1、 巩固、扩大和深化我们大学所学的专业知识;2、 培养我们综合分析、理论联系实际的能力;3、 培养我们调查研究,正确熟练运用国家标准、手册、图册等资料、工具的能力;4、 锻炼自己的设计计算、数据处理、编写技术资料绘图等独立工作的能力; 国内外研究现状:旋转机械被广泛地应用于包括燃气轮机、航空发动机、工业压缩机及各种电动机等机械装置中。在 电 力、 航 空、机 械、化 工、纺 织 等 国 民 经 济 领 域 中 起 着 非 常 重 要 的 作用,而对其动力学特性的研究也形成了一门专门的学科转子动力学。50年代以来,电 力、航 空、机 械、化 工 工业 的 迅 猛 发 展 极 大 地 推 动 了 转 子 动 力 学 的 研 究 。 发 电 机 组 的单机容量从几万千瓦发展到了上百万千瓦,飞机也开始进入喷气发动机时代。旋转机械的转子越来越柔、功率越来越大、转速越来越高,甚至达到了三、四阶临界以上,这为转子动力学的研究提出了一系列的研究课题,也有力地促进了转子动力学的发展。我国的转子动力学研究开始于上世纪八十年代,当时主要是有针对性的对地面旋转机械的平衡技术和航空发动机的机构强度问题进行了相关研究。进入到九十年代,大量的科学技术人员加入到对转子动力学的研究当中,也涌现出一些优秀的专著。当前我国在转子动力学研究上存在的主要问题是重复研究较多,缺少自主创新能力,并且在某些领域的研究还是处于空白阶段。虽然存在一些问题,但是我国在转子动力学的方面的研究的进步是显著的,对国民经济的推动作用是很大,相信我国的科学技术人员会取得更大的成果。目前我国对转子动力学研究的重点是转子系统的状态监测和故障诊断及转子系统的非线性振动、分叉与混沌。尤其是有关转子碰摩、裂纹和轴承油膜力引起的分叉和混沌的研究是当前研究的热点。在这方面也取得了不少成果,基本摸清了分叉响应的特点和进入混沌的道路形式。但是我国目前在密封动力学、航空发动机转子动力学、磁轴承等方面的研究离世界水平还有较大差距,而在全尺寸转子动力学的实验研究方面的差距更大。另外研究中存在理论研究的深度不够、数值分析的转子系统模型过于简单等问题1。在国外,近年来随着计算机容量和速度的迅速提高,一些学者已开始进行大型复杂非线性转子系统的动态特性分析,并开始将分析结果用于指导转子系统的非线性设计。总体来看,国内外对多自由度、强非线性系统还缺少成熟的理论分析方法。随着研究的不断升入,以理论力学为基础的分析方法只能满足于简单离散转子系统,而对于复杂转子系统对采用传递矩阵法和有限元法。由于算法的改进和发展同时伴随着计算机计算能力的不断提高,出现了系统的针对转子系统而建立的分析方法,一些基于有限元的成熟商业用软件也涌现出来,例如ANSYS、MATLAB等分析软件2、 研究目标、内容和拟解决的关键问题研究内容:(1) 通过对多功能转子轴承系统实验台椭圆轴承结构设计的原则了解,并在研究大量国内外有关转子实验台的设计、使用等方面的资料基础上,确定了多功能转子轴承系统实验台增速齿轮箱结构设计。(2) 通过借鉴国内外先进转子试验台参数,确定多功能转子轴承系统实验台椭圆轴承结构设计的基本参数,同时对实验台传动系统的主要组成部件如电动机、滚筒、减速器、齿轮进行参数设计。(3) 根据实验台的使用环境及工作要求的需要,完成多功能转子轴承系统实验台椭圆轴承结构设计,分别对实验台传动系统的主要部件如变速系统总成和滚筒轴总成进行设计;对组成实验台传动系统的主要零件如滚筒轴、滚筒进行了结构设计,并在SolidWorks中对其进行三维建模。(4) 应用有限元软件建立多功能转子轴承系统实验台椭圆轴承结构设计主要零件轴承,瓦块,轴承座装配体的有限元模型,科学合理的确定它们的约束条件、载荷分布,对滚 筒、滚筒轴和滚筒轴装配体进行了有限元计算分析,从有限元分析结果中分析滚筒和滚筒轴设计是否满足实验台的正常工作要求。 关键问题: 卷筒和机架的强度校核,齿轮参数的计算以及轴与轴承的校核3、 拟采取的研究方法、步骤、技术路线研究方法:1、在学校图书馆查阅相关资料2、通过老师的指导3、通过浏览网上相关资料4、通过对相关资料和数据的理论计算和分析5、利用计算机Proe和CAD绘制相关图 步骤:1、 设计出椭圆轴承结构设计2、 椭圆轴承瓦块,轴承座等关键零件强度校核3、 椭圆轴承动力学建模与动力学特性系数分析4、 椭圆轴承瓦块加工工序4、 拟使用的主要设计、分析软件及仪器设备本次主要设计的是多功能转子轴承系统实验台椭圆轴承结构设计,主要用到的软件有轴承动力学专业分析软件DyRoBeS-BePerf。由于我们主要是对椭圆结构进行三维建模,然后对其进行仿真分析,所以不需要太多的设备。6、参考文献闻邦椿, 武新华, 丁千, 等. 故障旋转机械非线性动力学的理论与实验M. 北京: 科学出版社, 2004. 2 闻邦椿, 顾家柳, 夏松波,等. 高等转子动力学M. 北京:机械工业出版社, 2000. 3 A diletta G, Guido A R, Rossi C. Chaotic Motions of a Rigid Rotor in Short Journal BearingsJ. Nonlinear Dynamics, 1996, 10 (6) : 251- 269. 4 Wang Wen, Zhang Zhiming. Calculation of journal dynamic locus aided by database of non-stationary oil film force of single bush segmentC. Asia-Pacific Vibration Conference93, Kitakiushu, Japan, 19935秦平, 沈钺, 朱均. 椭圆轴承转子系统快速运动状态分析J. 西安交通大学学报, 2003, 37(1): 29-32. 6崔颖, 刘占生, 黄文虎, 等. 高维转子轴承系统非线性动力稳定性分析J.哈尔滨工业大学学报, 2005, 37(11): 1465-1468. 4 毕业设计(论文)外文翻译 外文题目: Friction , Lubrication of Bearing 译文题目: 轴承的摩擦与润滑 系 (部): 机 械 系 专业班级:机械设计制造及其自动化二班 2015年 5 月 20 日外文文献原文: Friction , Lubrication of BearingIn many of the problem thus far , the student has been asked to disregard or neglect friction . Actually , friction is present to some degree whenever two parts are in contact and move on each other. The term friction refers to the resistance of two or more parts to movement.Friction is harmful or valuable depending upon where it occurs. friction is necessary for fastening devices such as screws and rivets which depend upon friction to hold the fastener and the parts together. Belt drivers, brakes, and tires are additional applications where friction is necessary.The friction of moving parts in a machine is harmful because it reduces the mechanical advantage of the device. The heat produced by friction is lost energy because no work takes place. Also , greater power is required to overcome the increased friction. Heat is destructive in that it causes expansion. Expansion may cause a bearing or sliding surface to fit tighter. If a great enough pressure builds up because made from low temperature materials may melt.There are three types of friction which must be overcome in moving parts: (1)starting, (2)sliding, and(3)rolling. Starting friction is the friction between two solids that tend to resist movement. When two parts are at a state of rest, the surface irregularities of both parts tend to interlock and form a wedging action. To produce motion in these parts, the wedge-shaped peaks and valleys of the stationary surfaces must be made to slide out and over each other. The rougher the two surfaces, the greater is starting friction resulting from their movement .Since there is usually no fixed pattern between the peaks and valleys of two mating parts, the irregularities do not interlock once the parts are in motion but slide over each other. The friction of the two surfaces is known as sliding friction. As shown in figure ,starting friction is always greater than sliding friction .Rolling friction occurs when roller devces are subjected to tremendous stress which cause the parts to change shape or deform. Under these conditions, the material in front of a roller tends to pile up and forces the object to roll slightly uphill. This changing of shape , known as deformation, causes a movement of molecules. As a result ,heat is produced from the added energy required to keep the parts turning and overcome friction.The friction caused by the wedging action of surface irregularities can be overcome partly by the precision machining of the surfaces. However, even these smooth surfaces may require the use of a substance between them to reduce the friction still more. This substance is usually a lubricant which provides a fine, thin oil film. The film keeps the surfaces apart and prevents the cohesive forces of the surfaces from coming in close contact and producing heat .Another way to reduce friction is to use different materials for the bearing surfaces and rotating parts. This explains why bronze bearings, soft alloys, and copper and tin iolite bearings are used with both soft and hardened steel shaft. The iolite bearing is porous. Thus, when the bearing is dipped in oil, capillary action carries the oil through the spaces of the bearing. This type of bearing carries its own lubricant to the points where the pressures are the greatest.Moving parts are lubricated to reduce friction, wear, and heat. The most commonly used lubricants are oils, greases, and graphite compounds. Each lubricant serves a different purpose. The conditions under which two moving surfaces are to work determine the type of lubricant to be used and the system selected for distributing the lubricant.On slow moving parts with a minimum of pressure, an oil groove is usually sufficient to distribute the required quantity of lubricant to the surfaces moving on each other .A second common method of lubrication is the splash system in which parts moving in a reservoir of lubricant pick up sufficient oil which is then distributed to all moving parts during each cycle. This system is used in the crankcase of lawn-mower engines to lubricate the crankshaft, connecting rod ,and parts of the piston.A lubrication system commonly used in industrial plants is the pressure system. In this system, a pump on a machine carries the lubricant to all of the bearing surfaces at a constant rate and quantity.There are numerous other systems of lubrication and a considerable number of lubricants available for any given set of operating conditions. Modern industry pays greater attention to the use of the proper lubricants than at previous time because of the increased speeds, pressures, and operating demands placed on equipment and devices.Although one of the main purposes of lubrication is reduce friction, any substance-liquid , solid , or gaseous-capable of controlling friction and wear between sliding surfaces can be classed as a lubricant. Varieties of lubricationUnlubricated sliding. Metals that have been carefully treated to remove all foreign materials seize and weld to one another when slid together. In the absence of such a high degree of cleanliness, adsorbed gases, water vapor ,oxides, and contaminants reduce frictio9n and the tendency to seize but usually result in severe wear; this is called “unlubricated ”or dry sliding.Fluid-film lubrication. Interposing a fluid film that completely separates the sliding surfaces results in fluid-film lubrication. The fluid may be introduced intentionally as the oil in the main bearing of an automobile, or unintentionally, as in the case of water between a smooth tuber tire and a wet pavement. Although the fluid is usually a liquid such as oil, water, and a wide range of other materials, it may also be a gas. The gas most commonly employed is air.Boundary lubrication. A condition that lies between unlubricated sliding and fluid-film lubrication is referred to as boundary lubrication, also defined as that condition of lubrication in which the friction between surfaces is determined by the properties of the surfaces and properties of the lubricant other than viscosity. Boundary lubrication encompasses a significant portion of lubrication phenomena and commonly occurs during the starting and stopping off machines.Solid lubrication. Solid such as graphite and molybdenum disulfide are widely used when normal lubricants do not possess sufficient resistance to load or temperature extremes. But lubricants need not take only such familiar forms as fats, powders, and gases; even some metals commonly serve as sliding surfaces in some sophisticated machines. Function of lubricantsAlthough a lubricant primarily controls friction and ordinarily does perform numerous other functions, which vary with the application and usually are interrelated .Friction control. The amount and character of the lubricant made available to sliding surfaces have a profound effect upon the friction that is encountered. For example, disregarding such related factors as heat and wear but considering friction alone between the same surfaces with on lubricant. Under fluid-film conditions, friction is encountered. In a great range of viscosities and thus can satisfy a broad spectrum of functional requirements. Under boundary lubrication conditions , the effect of viscosity on friction becomes less significant than the chemical nature of the lubricant.Wear control. wear occurs on lubricated surfaces by abrasion, corrosion ,and solid-to-solid contact wear by providing a film that increases the distance between the sliding surfaces ,thereby lessening the damage by abrasive contaminants and surface asperities.Temperature control. Lubricants assist in controlling corrosion of the surfaces themselves is twofold. When machinery is idle, the lubricant acts as a preservative. When machinery is in use, the lubricant controls corrosion by coating lubricated parts with a protective film that may contain additives to neutralize corrosive materials. The ability of a lubricant to control corrosion is directly relatly to the thickness of the lubricant film remaining on the metal surfaces and the chermical composition of the lubricant. Other functionsLubrication are frequently used for purposes other than the reduction of friction. Some of these applications are described below.Power transmission. Lubricants are widely employed as hydraulic fluids in fluid transmission devices.Insulation. In specialized applications such as transformers and switchgear , lubricants with high dielectric constants acts as electrical insulators. For maximum insulating properties, a lubricant must be kept free of contaminants and water.Shock dampening. Lubricants act as shock-dampening fluids in energy transferring devices such as shock absorbers and around machine parts such as gears that are subjected to high intermittent loads.Sealing. Lubricating grease frequently performs the special function of forming a seal to retain lubricants or to exclude contaminants.The object of lubrication is to reduce friction ,wear , and heating of machine pars which move relative to each other. A lubricant is any substance which, when inserted between the moving surfaces, accomplishes these purposes. Most lubricants are liquids(such as mineral oil, silicone fluids, and water),but they may be solid for use in dry bearings, greases for use in rolling element bearing, or gases(such as air) for use in gas bearings. The physical and chemical interaction between the lubricant and lubricating surfaces must be understood in order to provide the machine elements with satisfactory life.The understanding of boundary lubrication is normally attributed to hardy and doubleday , who found the extrememly thin films adhering to surfaces were often sufficient to assist relative sliding. They concluded that under such circumstances the chemical composition of fluid is important, and they introduced the term “boundary lubrication”. Boundary lubrication is at the opposite end of the spectrum from hydrodynamic lubrication.Five distinct of forms of lubrication that may be defined :(a) hydrodynamic; (b)hydrostatic;(c)elastohydrodynamic (d)boundary; (e)solid film.Hydrodynamic lubrication means that the load-carrying surfaces of the bearing are separated by a relatively thick film of lubricant, so as to prevent metal contact, and that the stability thus obtained can be explained by the laws of the lubricant under pressure ,though it may be; but it does require the existence of an adequate supply at all times. The film pressure is created by the moving surfaces itself pulling the lubricant under pressure, though it maybe. The film pressure is created by the moving surface to creat the pressure necessary to separate the surfaces against the load on the bearing . hydrodynamic lubrication is also called full film ,or fluid lubrication .Hydrostatic lubrication is obtained by introducing the lubricant ,which is sometime air or water ,into the load-bearing area at a pressure high enough to separate the surface with a relatively thick film of lubricant. So ,unlike hydrodynanmic lubrication, motion of one surface relative to another is not required .Elasohydrodynamic lubrication is the phenomenon that occurs when a lubricant is introduced between surfaces which are in rolling contact, such as mating gears or rolling bearings. The mathematical explanation requires the hertzian theory of contact stress and fluid mechanics.When bearing must be operated at exetreme temperatures, a solid film lubricant such as graphite or molybdenum disulfide must be use used because the ordinary mineral oils are not satisfactory. Must research is currently being carried out in an effort, too, to find composite bearing materials with low wear rates as well as small frictional coefficients.In a journal bearing, a shaft rotates or oscillates within the bearing , and the relative motion is sliding . in an antifriction bearing, the main relative motion is rolling . a follower may either roll or slide on the cam. Gear teeth mate with each other by a combination of rolling and sliding . pistions slide within their cylinders. All these applications require lubrication to reduce friction ,wear, and heating.The field of application for journal bearing s is immense. The crankshaft and connecting rod bearings of an automotive engine must poerate for thousands of miles at high temperatures and under varying load conditions . the journal bearings used in the steam turbines of power generating station is said to have reliabilities approaching 100 percent. At the other extreme there are thousands of applications in which the loads are light and the service relatively unimportant. a simple ,easily installed bearing is required ,suing little or no lubrication. In such cases an antifriction bearing might be a poor answer because because of the cost, the close ,the radial space required ,or the increased inertial effects. Recent metallurgy developments in bearing materials , combined with increased knowledge of the lubrication process, now make it possible to design journal bearings with satisfactory lives and very good reliabilities. 参考文献:1. Chambers T. L., Parkinson A. R., 1998, “Knowledge Representation and Conversion of HybridExpert Systems.” Transactions of the ASME, v 120,pp 468-4742. Koelsch, James R., 1999, “Software boosts mold design efficiency“ Molding Systems,v57, n 3,p 16-23.3. 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Douglas M Bryce, 1997, “Plastic injection molding-Mold design fundamentals”, v2, pp 1-120 中文译文: 轴承的摩擦与润滑 现在看来,有很多这种情况,许多学生在被问到关于摩擦的问题时,往往都没引起足够的重视,甚至是忽视它。实际上,摩擦从某种程度上说,存在于任何两个相接 触并有相对运动趋势的部件之间。而摩擦这个词,本身就意味着,两个或两个以上部件的阻止相对运动趋势。 在一个机器中,运动部件的摩擦是有害的,因为它降低了机械对能量的充分利用。由它引起的热能是一种浪费的能 量。因为不能用它做任何事情。还有,它还需要更大的动力来克服这种不断增大的摩擦。热能是有破坏性的。因为它产生了膨胀。而膨胀可以使得轴承或滑 动表面之间的配合更紧密。如果因为膨胀导致了一个足够大的积压力,那么,这个轴承就可能会卡死或密封死。另外,随着温度的升高,如果不是耐高温材料制造的轴承,就可能会损坏甚至融化。在运动部件之间会发生很多摩擦,如1.启动摩擦2.滑动摩擦3.转动摩擦。启动摩擦是两个固体之间产生的倾向于组织其相对运动趋势的摩擦。当两个固体处于静止状态时,这两个零件表面的不平度 倾向于相互嵌入,形成楔入作用,为了使这些部件“动”起来。这些静止部件的凹谷和尖峰必须整理光滑,而且能相互抵消。这两个表面之间越不光滑,由运动造成的启动摩擦(最大静摩擦力)就会越大。因为,通常来说,在两个相互配合的部件之间,其表面不平度没有固定的图形。一旦运动部件运动起来,便有了规律可循,滑动就可以实现这一点。两个运动部件之间的摩擦就叫做滑动摩擦。启动摩擦通常都稍大于滑动摩擦。转动摩擦一般发生在转动部件和设备上,这些设备“抵触”极大的外作用力,当然这种外力会导致部件的变形和性能的改变。在这种情况下,转动件的材料趋向于堆积并且强迫运动部件缓慢运动,这种改变就是通常所说的形变。可以使分子运动。当然,最终的结果是,这种额外的能量产生了热能,这是必需的。因为它可以保证运动部件的运动和克服摩擦力。由运动部件的表面不平度的楔入作用引起的摩擦可以被部分的克服,那就需要靠两表面之间的润滑。但是,即使是非常光滑的两个表面之间也可能需要一种物质,这种物质就是通常所说的润滑剂,它可以提供一个比较好的、比较薄的油膜。这个油膜使两个表面分离,并且组织运动部件的两个表面的相互潜入,以免产生热量使两表面膨胀,又引起更近的接触。减小摩擦的另一种方式是用不同的材料制造轴承和转动零件。可以拿黄铜轴承、铝合金和含油轴承合金做例子进行解释。也就是说用软的或硬的金属组成表面。含油轴承合金是软的。这样当轴承在油中浸泡过以后,因为毛细管的作用,将由带到轴承的各个表面。这种类型的轴承把它的润滑剂带到应力最大的部位。对运动部件润滑以减小摩擦,应力和热量,最常用的是油、脂、还有合成剂。每一种润滑剂都有其各自不同的功能和用途。两个运动部件之间的运动情况决定了润滑剂的类型的选择。润滑剂的分布也决定了系统的选择。在低速度运动的部件,一个油沟足以将所需要的数量的润滑剂送到相互运动的表面。第二种通用的润滑方法是飞溅润滑系统,在每个周期内这个系统内一些零件经过润滑剂存储的位置,带起足够的润滑油,然后将其散布到所有的运动零件上。这种系统用于草坪修剪机中发动机的曲轴箱,对曲轴、连杆和活塞等零件进行润滑。在工业装置中,常用的有一种润滑系统是压力系统。这种系统中,一个机器上的一个泵,可以将润滑剂带到所有的轴承表面。并且以一种连续的固定的速度和数量。关于润滑,还有许多其他的系统,针对各种类型的润滑剂,对不同类型的运动零件是有效的。由于设备或装置的速度、压力和工作要求的提高,现代工业比以前任何时候都更注重选用适当的润滑剂。尽管润滑的主要目的之一是为了减小摩擦力,任何可以控制两个滑动表面之间摩擦和磨损的物质,不管是液体还是固体或气体,都可以归类于润滑剂。 润滑的种类 无润滑滑动。经过精心处理的、去除了所有外来物质的金属在相互滑动时会粘附或熔接到一起。当达不到这么高的纯净度时,吸附在表面的气体、水蒸气、氧化物和污染物就会降低摩擦力并减小粘附的趋势,但通常会产生严重的磨损,这种现象被称为“无润滑”摩擦或者叫做干摩擦。流体膜润滑。在滑动面之间引入一层流体膜,把滑动表面完全隔离开,就产生了流体膜润滑。这种流体可能是有意引入的。例如汽车主轴承中的润滑油;也可能是无意中引入的,例如在光滑的橡胶轮胎和潮湿的路面之间的水。尽管流体通常是油、水和其他很多种类的液体,它可以是气体。最常用的气体是空气。为了把零件隔离开,润滑膜中的压力必须和作用在滑动面上的负荷保持平衡。如果润滑膜中的压力是由外源提供的,这种系统称为流体静压润滑。如果滑动表面之间的压力是由于滑动面本身的形状和运动所共同产生的,这种系统就称为流体动压力润滑。边界润滑。处于无润滑滑动和流体膜润滑之间的润滑被称为边界润滑。它可以被定为这样一种润滑状态,在这种状态中,表面之间的摩擦力取决于表面的性质和润滑剂中的其他性质。边界润滑包括大部分润滑现象,通常在机器的启动和停止时出现。固体润滑。当普通润滑剂没有足够的承受能力或者不能在温度极限下工作时,石墨和二硫化钼这一类固体润滑剂得到广泛应用。但润滑剂不仅仅以脂肪、粉末和油脂这样一些为人们所熟悉的形态出现,在一些精密的机器中,金属也通常作为滑动面。 润滑剂的作用尽管润滑剂主要是用来控制摩擦和磨损的,它们能够而且通常也确实起到许多其他的作用,这些作用随其用途不同而不同,但通常相互之间是有关系的。控制摩擦力。 滑动面之间润滑剂的数量和性质对所产生的摩擦力有很大的影响。例如,不考虑热和磨损这些相关因素,只考虑两个油膜润滑表面见的摩擦力,它能比两个同样表面,但没有润滑时小200倍。在流体润滑状况时,摩擦力与流体黏度成正比。一些诸如石油衍生物这类润滑剂,可以有很多黏度,因此能够满足范围宽广的功能要求。在边界润滑状态,润滑剂黏度对摩擦力的影响不象其化学性质的影响那么显著。磨损控制。磨蚀、腐蚀与固体和固体之间的接触就会造成磨损。适当的润滑剂将能帮助克服上述提到的一些磨损现象。润滑剂通过润滑膜来增加滑动面之间的距离,从而减轻磨料污染物和表面不平度造成的损伤,因此,减轻了磨损和由固体与固体之间接触造成的磨损。控制温度。润滑剂通过减小摩擦和将产生的热量带走来降低温度。其效果取决于润滑剂的用量和外部冷却措施。冷却剂的种类也会在较小的程度上影响表面的温度。控制腐蚀。润滑剂在控制表面腐蚀方面有双重作用。当机器闲置不工作时,润滑剂起到防腐剂的作用。当机器工作时,润滑剂通过给被润滑零件涂上一层可能含有添加剂,能使腐蚀性材料中和的保护膜来控制腐蚀。润滑剂控制腐蚀的能力与润滑剂保留在金属表面的润滑膜的厚度和润滑剂的化学成分有直接的关系。 其他作用 除了减小摩擦外,润滑剂还经常有其他的用途。其中的一些用途如下所述。传递动力。润滑剂被广泛用来作为液压传动中的工作液体。绝缘。在象变压器和配电装置这些特殊用途中,具有很高介电常数的润滑剂起电绝缘材料的作用。为了获得最高绝缘性能,润滑剂中不能含有任何杂质和水分。减振。在象减振器这样的能量传递装置中和在承受很高的间隙载荷的齿轮这样的机器零件的周围,润滑剂被作为减振液使用。密封。润滑脂通常还有一个特殊作用,就是形成密封层以防止润滑剂外泻和污染物进入。润滑的目的就是为了,减小摩擦力,降低能量损耗,减少机器的热量产生。热量就是因为表面的相互间的相对运动造成的。润滑剂可以是任何一种物质,这样的物质被填充到发生相对运动的两个表面之间,实现这一目的。大部分的润滑剂是液体,比如说,油,脂,合成剂等。但它们有时也可能是固体,用在干轴承上,有的用在旋转基体的轴承上,或者也可能是气体,如空气等,它是用在空气轴承上。在润滑剂和润滑表面之间这种化学的和物质的相互渗入作用,就是为了提供给机器一个良好的工作状态。对润滑剂边界的理解,往往是比较硬的,而且是流动的、非常薄的一层帖附在被润滑的表面。这些表面通常是要发生相对滑动。有些人推断,按这种理解,液体的这种化学合成是十分重要的,它们提出了这样的词“边界润滑”,边界润滑是和流体润滑相对的另一种润滑。关于润滑的五种不同的润滑形式主要有:(1)无润滑润滑剂。(2)流体膜润滑。(3)干润滑。(4)边界润滑。(5)固体润滑。无润滑润滑剂是指轴承的工作表面被一种相对比较厚的液体润滑剂分隔开,于是阻止了金属表面的直接接触,这样得到的这种稳定性就可以用一种理论来解释:润滑液在外压力下工作的理论,尽管这只是一种可能。但确实需要在任何时候都得提供的足够充分。这种挤压力是运动表面本身施加给润滑剂而产生的,当然这仍然是一种可能。这种由运动表面产生的挤压力产生了必要的压力来分隔工作表面来抵抗加在轴承上的载荷。所以,这种润滑也可以被叫做液体润滑。还有一种润滑方式,那是一种特别的润滑剂,它有时是空气或水,当加在轴承上的外载荷足够高时,它就会以一种比较厚的状态分隔开相互相对运动的工作表面。所以,不象上面的那种润滑方式,并不需要两种工作表面一定发生相对运动。第三种润滑方式是一种现象,这种现象是,一种润滑剂是用在发生相对转动的工作表面之间。比如说齿轮或者是滚动轴承。从数学上的解释就需要接触压力和流体机械的理论。当轴承不得不在较高的温度下工作的时候,固体润滑剂例如合成物等,必须被使用,因为通常使用的润滑油在这种情况下都不能工作。目前,在这方面的研究正在实施,为了寻找到合成轴承的材料,并且有低损耗和小的热量产生的性能。在有的轴承上,摇杆旋转或在轴承上转动,相对运动就是滑动。在一个自锁的轴承装置中,这种相对运动就是转动。其他的装置也可能是旋转或滑动。齿轮的齿啮合是转动与相对滑动的合成。活塞是相对于刚体的滑动,所有的这些应用都需要润滑剂来减小摩擦,降低能耗,减少热量的产生。在有些轴承的应用领域是不太成熟的。有些有连接杆的轴承,比如说汽车发动机上的,必须在几千度高的高温下和各种不同性质的载荷下工作。这种轴承用在汽轮发动设备上可以说是稳定性接近100%。还有另一种极端的情况,在有些轴承有几千种应用,应对各种不同的载荷。其他的辅助设施就相对不重要了。需要的是一个简单的、容易安装的轴承。需要很少的甚至是不需要润滑剂。在这种情况下,有的轴承并不是最好的选择,因为成本和相近的公差。最近在轴承材料上的研究已有了一定的突破。随着对润滑的研究的知识的积累,设计出有良好工作状况和较高的稳定性的轴承已不是很遥远了。参考文献:1 钱伯斯 T. 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