材料属性

参数设置如表3-1、表3-2所示，对于磨损量检测系统中的滚动轴承、推力轴承、测量杆采用GCr15的参数数值。转轴、顶块对应的材料为40Cr。其余部件材料均为45号钢，其导热系数和线胀系数如表3-3所示。

表3-1 轴承钢GCr15相应参数 材料 性质 温度 数值 GCr15（关节轴承、圆柱滚子轴承、推力轴承、测量杆、直线轴承） -1-1导热系数/WmK 线胀系数l/10-6K-1 20—100℃ 13.27 20—200℃ 13.63 20—300℃ 13.76 20℃ 40.11 200℃ 36.92 表3-2 40Cr相应参数 材料 性质 温度 数值 40Cr（转轴、传递轴、底座） 导热系数/WmK 100℃ 32.66 200℃ 30.98 300℃ 29.31 表3-3 45#钢相应参数 材料 性质 温度 数值 导热系数/WmK 20℃ 48.15 200℃ 46.47 300℃ 43.96 20—100℃ 11.59 -1-1-1-1线胀系数l/10-6K-1 20—200℃ 11.9 20—300℃ 13. 3 45#(其余各部件) 线胀系数l/10-6K-1 20—200℃ 12.32 20—300℃ 13.09 磨损量检测系统在温控箱外的各部件处在空气环境中，与外界产生对流换热，对相应部件与外界空气接触的表面，按自然对流情况处理，对流换热系数取10W/（mK）。箱内的强迫对流系数经计算后取100W/（mK）。在传递轴、压头和测量杆的箱壁过渡段设置了与铜的热传导接触来模拟箱壁的散热措施。

22张丹论文材料参数 表3-2 材料参数

密度(kg/m3) 7850 498 7780 弹性模量(Pa) 2.1e11 5.2e10 1.91e11 热膨胀系数(℃-1) 1.24e-5 随温度变化 导热率(W/(m·K)) 45 随温度变化 比热(J/(kg·K)) 460 1200 460 试样 芯轴(GCr15) 衬垫 衬套(17-4PH不锈钢) 泊松比 0.3 0.3 0.3 1.116e-5 23 衬垫为高分子材料，其热膨胀系数和导热率随温度变化，如表3-3，表3-4所示。

表3-3 温度对衬垫热膨胀系数的影响 温度(℃) 热膨胀系数10(℃-1) -434.88 38.38 48.88 58.88 68.88 78.38 98.88 4.76 3.98 2.98 2.86 2.72 2.51 1.97 100.38 1.94 表3-4 温度对衬垫导热率的影响 温度(℃) 导热率(W/(m·K))

22.5 0.59 60.8 0.575 80.8 0.546 100 0.492 衬垫温度分布模型

2.1 基本假设

根据前述分析，在钢丝绳与衬垫的接触面上，考虑到当滑动情况不变时，某一位置面上的加热量是一定的，它只随围包角的位置发生变化。做如下假设：

(1) 忽略摩擦过程中，衬垫的磨损，认为钢丝绳与衬垫的接触形状在工况不变时，它是不变的，整体上是一个大的半径为R 的半圆弧，局部接触面是一个半径为 r0 (钢丝绳半径) 的半圆形接触弧；(2) 衬垫是均质、连续、各向同性的聚合物材料，其导热系数、导温系数和热容量、密度均为常数；

(3) 暴露于空气中，未参加接触的表面均处于绝热状态，它不与空气进行热交换； (4) 在接触弧内，任意一个断面处，受热量ｑ均为定值，且它在以 r0 为半径的小接触弧内均匀分布；

(5) 传热只沿半径的方向进行，等温线是以钢丝绳中心轴线为圆心的半圆弧。