论文部分内容阅读
现代煤炭开采中,截割部传动齿轮是采煤机最容易产生故障的部位,其失效问题日渐成为采煤设备机械化、现代化研究的关键。开展采煤机低速重载传动齿轮润滑机理研究,在润滑油中加入具有减摩抗磨性能的纳米润滑油添加剂,对于改善采煤机齿轮润滑性能、防止齿面的早期摩擦疲劳失效、延长齿轮的使用寿命具有重要意义。本文选用传统纳米润滑油添加剂MoS2与TiO2,通过L16(45)的正交试验和两次改进试验,得出最佳改性剂组合及配比,即使用硅烷偶联剂KH-560和表面活性剂Span-80,通过高能球磨方法进行改性。改性极大程度地降低纳米颗粒的团聚趋势,提高其亲油性,获得分散性好的MoS2/TiO2改性粉体。通过多组试验对其摩擦学性能进行研究,主要结论如下:(1)对获得的MoS2/TiO2改性粉体进行润湿性测试,发现其由改性前亲油亲水转变为改性后亲油疏水,且亲油性较改性前有明显提高。从粉体的微观形貌可以看出,改性前的MoS2与TiO2各自团聚,改性后TiO2可以很好地分散在MoS2层片间,几乎没有团聚趋势。傅里叶变换红外光谱分析表明MoS2/TiO2改性粉体表面包覆着大量的Span-80和少量KH-560。(2)将MoS2/TiO2改性粉体作为固态润滑剂使用发现,含有MoS2/TiO2改性粉体摩擦副的磨损程度较纯干摩擦条件有明显降低。纳米颗粒对试样表面的凸峰起到了打磨抛光的作用,同时纳米颗粒在摩擦过程中发生化学反应,生成可以起到保护作用的耐磨反应膜,使MoS2/TiO2改性粉体作为固态润滑剂可以有效减轻摩擦副磨损程度。(3)MoS2/TiO2改性粉体在液态石蜡、DOS和PAO三种不同的合成基础油中均能起到良好的减摩抗磨的作用。对于PAO,当负载增加到一定值时,纳米颗粒的加入将不再起到减摩抗磨作用,甚至加剧了磨损。MoS2/TiO2改性粉体的加入均不同程度提高润滑介质的最大无卡咬负荷。(4)润滑介质的粘度对试验有很大影响,当润滑介质粘度低时润滑状态差,但纳米颗粒对低粘度润滑介质的润滑性能改善更明显。纳米颗粒的作用机理是:MoS2在摩擦副表面沉积、吸附,形成一层物理吸附膜,球状TiO2起到轴承作用,将滑动摩擦变为滚动摩擦。之后纳米颗粒在高负载的不断作用下挤压变平,修复并平整表面,在摩擦副间形成一个新的滑动面,减少金属表面的直接接触,从而起到减摩抗磨作用。