工程力學(xué)滾動(dòng)摩阻

匯報(bào)人：AA2024-01-28工程力學(xué)滾動(dòng)摩阻目錄contents滾動(dòng)摩阻基本概念與原理滾動(dòng)摩阻在工程中的應(yīng)用滾動(dòng)摩阻計(jì)算方法與模型建立減小滾動(dòng)摩阻措施及其效果評(píng)估實(shí)驗(yàn)研究及案例分析總結(jié)與展望01滾動(dòng)摩阻基本概念與原理滾動(dòng)摩阻定義滾動(dòng)摩阻是指兩個(gè)接觸物體在相對(duì)滾動(dòng)時(shí)，在接觸界面上產(chǎn)生的阻礙滾動(dòng)的阻力。產(chǎn)生原因滾動(dòng)摩阻的產(chǎn)生是由于物體接觸表面的不平整性和物體間的黏著作用。當(dāng)兩物體相對(duì)滾動(dòng)時(shí)，接觸點(diǎn)的變形、黏著和剪切等作用導(dǎo)致能量損失，表現(xiàn)為滾動(dòng)摩阻力。滾動(dòng)摩阻定義及產(chǎn)生原因

滾動(dòng)摩阻與滑動(dòng)摩阻區(qū)別摩擦形式不同滾動(dòng)摩阻是物體在滾動(dòng)過程中產(chǎn)生的阻力，而滑動(dòng)摩阻是物體在滑動(dòng)過程中產(chǎn)生的阻力。摩擦系數(shù)差異通常情況下，滾動(dòng)摩阻的摩擦系數(shù)遠(yuǎn)小于滑動(dòng)摩阻的摩擦系數(shù)，因此滾動(dòng)摩擦的阻力相對(duì)較小。影響因素不同滾動(dòng)摩阻主要受物體表面的粗糙度、硬度、黏附性等因素影響；而滑動(dòng)摩阻則受壓力、表面粗糙度、潤滑狀態(tài)等多種因素影響。物體表面粗糙度表面越粗糙，滾動(dòng)摩阻越大。因?yàn)榇植诒砻鏁?huì)增加接觸點(diǎn)的變形和黏著作用，導(dǎo)致能量損失增加。硬度越高的物體，其抵抗變形的能力越強(qiáng)，因此滾動(dòng)摩阻相對(duì)較小。良好的潤滑可以降低接觸點(diǎn)的黏著作用，減少能量損失，從而降低滾動(dòng)摩阻。隨著溫度的升高，物體的黏著作用增強(qiáng)，導(dǎo)致滾動(dòng)摩阻增大。但在某些情況下，如金屬之間的干摩擦，溫度升高可能會(huì)導(dǎo)致摩擦系數(shù)降低。在一定范圍內(nèi)，隨著壓力的增加，滾動(dòng)摩阻會(huì)相應(yīng)增大。但當(dāng)壓力超過一定限度時(shí)，由于物體表面的塑性變形加劇，滾動(dòng)摩阻的增長速度會(huì)逐漸減緩。物體硬度溫度壓力潤滑狀態(tài)影響因素及變化規(guī)律02滾動(dòng)摩阻在工程中的應(yīng)用123不同材料的輪胎在相同路面條件下的滾動(dòng)摩阻系數(shù)存在顯著差異，如橡膠、聚氨酯等材料的輪胎具有較低的滾動(dòng)摩阻。輪胎材料對(duì)滾動(dòng)摩阻的影響路面的粗糙度、濕度、溫度等因素都會(huì)對(duì)輪胎與路面間的滾動(dòng)摩阻產(chǎn)生影響，例如，濕滑路面會(huì)導(dǎo)致滾動(dòng)摩阻增大。路面狀況對(duì)滾動(dòng)摩阻的影響胎壓過高或過低都會(huì)對(duì)輪胎與路面間的接觸面積和形狀產(chǎn)生影響，從而影響滾動(dòng)摩阻的大小。輪胎胎壓對(duì)滾動(dòng)摩阻的影響輪胎與路面間滾動(dòng)摩阻分析03工作溫度對(duì)摩阻的影響軸承的工作溫度會(huì)影響潤滑劑的粘度和滾動(dòng)體材料的硬度等特性，從而影響滾動(dòng)體間的摩阻。01滾動(dòng)體材料對(duì)摩阻的影響軸承中滾動(dòng)體的材料如鋼、陶瓷等，其硬度、耐磨性等特性會(huì)影響滾動(dòng)體間的摩阻。02潤滑劑對(duì)摩阻的影響軸承中使用的潤滑劑類型和用量會(huì)對(duì)滾動(dòng)體間的摩阻產(chǎn)生顯著影響，適當(dāng)?shù)臐櫥瑒┛梢越档湍ψ璨⑻岣咻S承效率。軸承中滾動(dòng)體間摩阻研究輪軌材料對(duì)滾動(dòng)摩阻的影響鐵路軌道輪軌的材料如鋼軌、車輪鋼等，其硬度、耐磨性等特性會(huì)影響輪軌間的滾動(dòng)摩阻。輪軌接觸幾何形狀對(duì)摩阻的影響輪軌接觸幾何形狀如接觸面積、接觸壓力分布等會(huì)影響輪軌間的滾動(dòng)摩阻，合理的輪軌幾何形狀可以降低摩阻并提高運(yùn)行效率。運(yùn)行速度對(duì)滾動(dòng)摩阻的影響鐵路列車的運(yùn)行速度會(huì)對(duì)輪軌間的接觸狀態(tài)和滾動(dòng)摩阻產(chǎn)生影響，高速運(yùn)行狀態(tài)下輪軌間的滾動(dòng)摩阻會(huì)顯著增加。鐵路軌道輪軌間滾動(dòng)摩阻探討03滾動(dòng)摩阻計(jì)算方法與模型建立利用經(jīng)典力學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，推導(dǎo)出適用于特定工程領(lǐng)域的滾動(dòng)摩阻計(jì)算公式。經(jīng)典滾動(dòng)摩阻公式針對(duì)具體工程問題，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定或理論計(jì)算確定公式中的關(guān)鍵參數(shù)，并對(duì)公式進(jìn)行適當(dāng)修正以提高計(jì)算精度。參數(shù)確定與修正明確經(jīng)驗(yàn)公式法的適用范圍和局限性，以便在實(shí)際應(yīng)用中做出合理選擇和調(diào)整。適用范圍與局限性基于經(jīng)驗(yàn)公式法計(jì)算滾動(dòng)摩阻求解方法與過程選擇合適的求解方法，如靜力分析、動(dòng)力分析等，對(duì)有限元模型進(jìn)行求解，得到滾動(dòng)摩阻的分布和變化規(guī)律。有限元模型建立根據(jù)滾動(dòng)摩阻問題的特點(diǎn)，建立相應(yīng)的有限元模型，包括幾何模型、材料屬性、邊界條件等。結(jié)果分析與驗(yàn)證對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析和驗(yàn)證，評(píng)估有限元法在滾動(dòng)摩阻分析中的準(zhǔn)確性和可靠性。有限元法在滾動(dòng)摩阻分析中應(yīng)用一種基于邊界積分方程的數(shù)值計(jì)算方法，適用于求解具有規(guī)則幾何形狀和邊界條件的滾動(dòng)摩阻問題。邊界元法一種用于模擬散體物料力學(xué)行為的數(shù)值計(jì)算方法，可應(yīng)用于滾動(dòng)摩阻分析中散體物料與接觸面間的相互作用研究。離散元法一種不需要預(yù)先定義網(wǎng)格的數(shù)值計(jì)算方法，具有處理大變形和復(fù)雜幾何形狀問題的能力，在滾動(dòng)摩阻分析中具有潛在應(yīng)用價(jià)值。無網(wǎng)格方法其他數(shù)值計(jì)算方法簡(jiǎn)介04減小滾動(dòng)摩阻措施及其效果評(píng)估采用低滾動(dòng)阻力輪胎01通過改變輪胎胎面膠料配方和胎體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，降低輪胎在滾動(dòng)過程中的能量損失，從而減小滾動(dòng)摩阻。選擇高強(qiáng)度、輕量化的輪胎材料02如使用高強(qiáng)度鋼絲簾線替代傳統(tǒng)尼龍簾線，減輕輪胎質(zhì)量，降低滾動(dòng)過程中的慣性阻力。優(yōu)化輪胎花紋設(shè)計(jì)03合理設(shè)計(jì)輪胎花紋，減小輪胎與地面接觸面積，降低摩擦阻力，同時(shí)提高輪胎的排水性能，減小水膜對(duì)滾動(dòng)摩阻的影響。優(yōu)化輪胎結(jié)構(gòu)和材料選擇采用高性能潤滑脂通過提高軸承的加工精度和裝配精度，減小軸承內(nèi)部的游隙和摩擦阻力，從而降低滾動(dòng)摩阻。提高軸承精度等級(jí)加強(qiáng)軸承密封性能采用可靠的密封結(jié)構(gòu)，防止外部雜質(zhì)和水分進(jìn)入軸承內(nèi)部，保持軸承內(nèi)部清潔和良好潤滑狀態(tài)，減小滾動(dòng)摩阻。選用具有優(yōu)異潤滑性能和抗磨損性能的高性能潤滑脂，降低軸承在滾動(dòng)過程中的摩擦阻力和磨損。提高軸承潤滑性能和精度等級(jí)通過改善軌道的橫向和縱向幾何形狀，如采用大半徑曲線、緩和曲線等，減小車輪與軌道之間的接觸應(yīng)力和摩擦阻力。優(yōu)化軌道幾何形狀加強(qiáng)軌道的養(yǎng)護(hù)維修工作，保持軌道幾何尺寸的穩(wěn)定性和平順性，減小車輪在軌道上的沖擊和振動(dòng)，從而降低滾動(dòng)摩阻。提高軌道平順性在軌道上設(shè)置減振降噪裝置，如彈性扣件、減振墊等，減小車輪與軌道之間的振動(dòng)和噪聲傳遞，降低滾動(dòng)摩阻的同時(shí)提高乘坐舒適性。采用減振降噪措施改善鐵路軌道幾何形狀和接觸條件05實(shí)驗(yàn)研究及案例分析輪胎滾動(dòng)摩阻實(shí)驗(yàn)臺(tái)、力傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)方案結(jié)果分析設(shè)計(jì)不同速度、載荷和輪胎氣壓等條件下的滾動(dòng)摩阻測(cè)試方案。分析輪胎在不同條件下的滾動(dòng)摩阻變化規(guī)律，探討輪胎材料、結(jié)構(gòu)和表面特性對(duì)滾動(dòng)摩阻的影響。030201輪胎滾動(dòng)摩阻實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果分析數(shù)據(jù)處理對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、平滑處理，提取軸承滾動(dòng)摩阻的特征參數(shù)，分析軸承結(jié)構(gòu)、材料和潤滑條件對(duì)滾動(dòng)摩阻的影響。結(jié)果展示繪制軸承滾動(dòng)摩阻隨轉(zhuǎn)速、載荷和潤滑條件變化的曲線圖，直觀展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。測(cè)試方法采用軸承摩擦力矩測(cè)量儀，測(cè)量軸承在不同轉(zhuǎn)速、載荷和潤滑條件下的滾動(dòng)摩阻。軸承滾動(dòng)摩阻測(cè)試方法及數(shù)據(jù)處理觀測(cè)設(shè)備便攜式輪軌摩擦力測(cè)量儀、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。觀測(cè)方案在鐵路軌道現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行輪軌間滾動(dòng)摩阻的實(shí)時(shí)觀測(cè)，記錄不同速度、載荷和軌道條件下的滾動(dòng)摩阻數(shù)據(jù)。結(jié)果分析分析輪軌間滾動(dòng)摩阻的變化規(guī)律，探討軌道幾何尺寸、輪軌材料和表面狀態(tài)等因素對(duì)滾動(dòng)摩阻的影響，為鐵路軌道設(shè)計(jì)和維護(hù)提供理論依據(jù)。鐵路軌道輪軌間滾動(dòng)摩阻現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)06總結(jié)與展望滾動(dòng)摩阻實(shí)驗(yàn)方法開發(fā)了多種滾動(dòng)摩阻實(shí)驗(yàn)方法，包括滾珠軸承摩阻實(shí)驗(yàn)、滾輪摩阻實(shí)驗(yàn)等，為理論研究提供了有力支持。滾動(dòng)摩阻數(shù)值模擬利用有限元、離散元等數(shù)值模擬方法，對(duì)滾動(dòng)摩阻進(jìn)行了深入研究，揭示了其內(nèi)在機(jī)理和影響因素。滾動(dòng)摩阻理論模型建立了完善的滾動(dòng)摩阻理論模型，考慮了多種因素對(duì)滾動(dòng)摩阻的影響，如材料性質(zhì)、接觸幾何、表面粗糙度等。研究成果總結(jié)回顧環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展在工程應(yīng)用中，將更加注重滾動(dòng)摩阻對(duì)環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的影響，推動(dòng)低摩擦、低能耗、長壽命等綠色設(shè)計(jì)理念在工程中的廣泛應(yīng)用。跨學(xué)科研究未來滾動(dòng)摩阻研究將更加注重跨學(xué)科交叉融合，如與材料科學(xué)、摩擦學(xué)