شماره مدرك
21122
شماره راهنما
18111
پديد آورنده
مومني، محمدحسين
عنوان
مطالعهي عددي و تجربي عملكرد تريبولوژي تماس سطوح فلزي در حضور روانكار گريس
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
طراحي كاربردي
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1405
صفحه شمار
دوازده، 87ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها
تريبولوژي , تماس سطوح , روان كاري مخلوط , گريس , ضخامت فيلم EHL , مكانيك آسيب پيوسته , سايش
تاريخ ورود اطلاعات
1405/03/25
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
دانشكده
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/03/26
كد ايرانداك
23227926
چكيده فارسي
در اين پژوهش، رفتار تريبولوژيكي تماس پين بر ديسك در رژيم روانكاري مخلوط با تمركز بر روانكار گريس ليتيومي مورد بررسي قرار گرفته است. در اين رژيم، بار تماس بهطور همزمان توسط فيلم روانكار الاستوهيدروديناميكي (EHL) و تماسهاي زبريها حمل ميشود و پيشبيني ضخامت فيلم، دماي تماس و ميزان سايش نيازمند در نظر گرفتن اثر زبري سطح، تقسيم بار و نقص فيلم روانكار است. بدين منظور، ابتدا ضخامت پايهي فيلمEHL با استفاده از روابط كلاسيك همراك-داوسون و با در نظر گرفتن مدول مؤثر تماس محاسبه گرديد. سپس، اثر گريس بر ضخامت فيلم از طريق يك ضريب اصلاحي مهندسي، مبتني بر نتايج تجربي گزارششده در ادبيات، اعمال شد تا افزايش ضخامت فيلم ناشي از حضور ذرات غليظكننده گريس لحاظ گردد. پيشبيني دقيق سايش مستلزم در نظر گرفتن زبري سطح، تقسيم بار، دماي تماس و نقص فيلم روانكار است. بدين منظور، ابتدا سايش خشك بهعنوان حالت مرجع با استفاده از رويكرد مكانيك آسيب پيوسته مدلسازي شده و ميزان آسيب در ناحيه تماس بدون روانكار مورد تحليل قرار گرفته است. اين مرحله بهعنوان مبناي فيزيكي براي اصلاح مدل سايش در حضور روانكار به كار گرفته شده است. در ادامه، با استفاده از مفهوم روانكاري مخلوط و چارچوب تحليلي-عددي تماس ناهمواريها در مقياس ميكرو با استفاده از مدل الاستيك-پلاستيك كوگوت-اتسيون كه روابط دقيقتر و كاملتري نسبت به مدل گرينوود-ويليامسون ارائه مي¬دهند و به كمك رويكرد گرينوود، جانسون و پون، نسبت بار حملشده توسط زبريها محاسبه شد. نقص فيلم روانكار بهعنوان يكي از پارامترهاي كليدي، مدلسازي گرديد كه وابستگي مستقيم به دماي سطح تماس دارد. دماي سطح تماس با تركيب دماي حالت پايدار سطح و دماي فلش زبريها، با بهرهگيري از يكي از مدلهاي ساده¬ي حرارتي پين بر ديسك، و مدل¬هاي كلاسيك محاسبه شد. اين دما بهعنوان ورودي اصلي در اصلاح ضريب سايش مورد استفاده قرار گرفت. در نهايت، ميزان سايش با استفاده از قانون آرچارد و با در نظرگرفتن تقسيم بار واقعي در تماس و اصلاح ضريب سايش بر اساس نقص فيلم و دماي سطح پيشبيني گرديد. براي اعتبارسنجي مدل و استخراج ورودي¬ها، آزمونهاي تجربي شامل آزمون سايش پين روي ديسك، آزمون رئولوژي گريس و زبريسنجي سطوح انجام شد و نتايج عددي با دادههاي تجربي مقايسه گرديد. نتايج نشان ميدهد كه اثر بار و سرعت لغزش بر سايش در تماسهاي گريسروانكار غيرخطي بوده و از طريق تغيير همزمان دما، ضخامت فيلم و سهم تماس زبريها كنترل ميشود. اعمال اصلاح ضخامت فيلم گريس و لحاظ كردن دماي سطح در مدل نقص فيلم، دقت پيشبيني سايش را بهطور قابلتوجهي بهبود داده است. مقايسهي نتايج مدل با دادههاي تجربي نشان داد كه پيشبيني حجم سايش در شرايط مختلف با خطايي در بازهي حدود 11 تا 30 درصد و ميانگين تقريبي 25 درصد همراه بوده است كه بيانگر توانايي مناسب چارچوب مهندسي ارائهشده در توصيف رفتار سايش در رژيم روانكاري مخلوط است. چارچوب ارائهشده امكان تحليل يكپارچهي ضخامت فيلم روانكار، دماي سطح و سايش را در رژيم روانكاري مخلوط فراهم ميكند.
چكيده انگليسي
In this study, the tribological behavior of a pin on disk contact operating under mixed lubrication conditions with a focus on Lithium grease lubrication has been investigated. In this regime, the contact load is simultaneously carried by the elastohydrodynamic lubrication (EHL) film and the asperity contacts, and the prediction of film thickness, contact temperature, and wear requires consideration of surface roughness effects, load sharing, and lubricant film defect. For this purpose, the base EHL film thickness was first calculated using the classical Hamrock–Dowson relations while considering the effective contact modulus. Subsequently, the effect of grease on the film thickness was incorporated through an engineering correction factor based on experimentally reported results in the literature in order to account for the increase in film thickness due to the presence of grease thickener particles. Accurate wear prediction requires consideration of surface roughness, load sharing, contact temperature, and lubricant film defect. Therefore, dry wear was first modeled as a reference condition using the continuum damage mechanics approach, and the damage evolution in the contact region without lubrication was analyzed. This step was employed as a physical basis for modifying the wear model in the presence of lubrication. Next, based on the concept of mixed lubrication and a micro-scale analytical–numerical framework for asperity contact, the load ratio carried by asperities was calculated using the elastic–plastic Kogut–Etsion model, which provides more accurate and comprehensive relations compared to the Greenwood–Williamson model, together with the Greenwood–Johnson–Poon approach. Lubricant film defect, as a key parameter, was modeled with a direct dependence on the contact surface temperature. The contact surface temperature was determined by combining the steady-state bulk surface temperature and the asperity flash temperature using a simplified thermal pin-on-disk model along with classical formulations. This temperature was then used as a primary input for modifying the wear coefficient. Finally, wear was predicted using Archard’s law while considering the actual load sharing in the contact and correcting the wear coefficient based on film defect and surface temperature. For model validation and input parameter extraction, experimental tests including pin on disk wear tests, grease rheology tests, and surface roughness measurements were conducted, and the numerical results were compared with experimental data. The results indicate that the effects of load and sliding speed on wear in grease-lubricated contacts are nonlinear and are governed by the simultaneous variation of temperature, film thickness, and asperity contact load share. Incorporating the grease film thickness correction and accounting for surface temperature in the film defect model significantly improved the wear prediction accuracy. Comparison between the model predictions and experimental data showed that the predicted wear volume under different operating conditions exhibited an error range of approximately 11% to 30%, with an average of about 25%, indicating the satisfactory capability of the proposed engineering framework in describing wear behavior under mixed lubrication conditions. The proposed framework enables an integrated analysis of lubricant film thickness, surface temperature, and wear under mixed lubrication conditions.
استاد راهنما
صالح اكبرزاده , محمد سيلاني
استاد داور
محمدرضا فروزان , محسن اصفهانيان