基于微造型和涂層的采棉機摘錠-套筒性能改性研究.pdf

1、摘錠是采棉機的核心工作部件,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的采摘成本和工作效率。摘錠與套筒形成磨損副,實際工作時又直接與棉花接觸,在工作過程中經(jīng)常出現(xiàn)疲勞、磨損和斷裂等失效現(xiàn)象,而目前國內(nèi)采棉機的使用的摘錠主要依賴從美國進口,價格較貴,為了節(jié)省成本,迫切需要實現(xiàn)摘錠的國產(chǎn)化,因此有必要對摘錠與套筒表面的摩擦學性能進行改性研究。
　　本文立足于重慶大學機械傳動國家重點實驗室自主課題“采棉機水平摘錠摩擦學改性

2、研究”(項目編號0301002109174),針對我國采棉機的發(fā)展現(xiàn)狀,本文分別從表面織構和涂層材料兩方面著手,對摘錠和套筒的摩擦學性能進行了研究。主要內(nèi)容如下:
　　首先,本文考慮將目前摩擦學研究的一個熱點,即微造型技術,應用到摘錠上,為了將問題簡化,研究平板上微造型對摩擦學性能的影響。主要研究了考慮氣穴模型與不考慮氣穴模型下單個微造型對平板摩擦學性能的差異,并分析了微造型幾何尺寸和布置方式對平板表面承載力、摩擦力和摩擦系數(shù)及平

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

4、表明:涂層彈性模量、泊松比和厚度對套筒摩擦學性能有顯著影響,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,通過球-盤摩擦的試驗方法,分別在干摩擦和油潤滑條件下對兩種渴望用于摘錠與套筒的涂層材料(硬鉻和化學鎳)的摩擦學性能進行了研究,并與基體材料進行了對比。分析了試驗時間、載荷和速度對涂層表面摩擦系數(shù)和表面形貌的影響,用程序驗證了載荷和頻率對摩擦系數(shù)的影響。結果表明:試驗載荷和速度對摩擦系數(shù)影響較大;硬鉻涂層與化學