2014, 39(10):1-5. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.10.001
摘要:为了研究脂润滑条件下表面织构对滑动表面承载性能的影响,设计球缺形、等边三角形、椭球缺形、圆台形、等腰梯形和直角三角形等6种不同形状的表面织构,利用CFD软件分析6种表面织构在相同深度和面积占有率下的承载性能,发现等边三角形织构的承载能力最强。针对等边三角形织构,探讨织构深度、面积占有率以及摩擦副表面间隙对其承载力的影响,结果表明:在一定的织构面积占有率范围内,承载力随着面积占有率的增加而增大;在相同面积占有率的条件下,承载力随织构深度大致呈现出先减小、后增大、再减小的变化规律;摩擦副表面间隙越小,其承载力越强。
2014, 39(10):6-9. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.10.002
摘要:通过分析液压缸摩擦力的诸多特性,基于LuGre摩擦模型,引入滑动油膜动态特性方程,建立一种液压缸摩擦力新模型。在Matlab/Simulink中搭建模型原理图,对新模型进行仿真,并与实测数据进行对比。研究结果表明:建立的液压缸摩擦力新模型能够反映实验中观测到的绝大多数摩擦特性,与实测数据吻合较好,可适用于各种精密液压系统的仿真与控制策略研究中。
2014, 39(10):10-15. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.10.003
摘要:采用高压釜模拟润滑油实际作业环境,研究抗氧剂2,6二叔丁基对甲酚(DBPC)和对,对-二异辛基二苯胺(DODPA)在高温下对聚α-烯烃(PAO)航空润滑基础油运动黏度的影响,结合FTIR和GC/MS技术,从分子水平分析不同黏度油样的组成成分和结构特征。结果表明:高温裂解是引起PAO黏度衰变的主要原因,油样中所生成的小分子量化合物越多,黏度衰变越严重;抗氧剂的加入可以有效抑制油品黏度的衰减,起到较好的抗氧增效作用,其中DODPA比DBPC表现出相对优异的高温抗氧化能力。采用高压釜模拟润滑油实际作业环境,通过理化分析方法分析润滑油黏度的变化,采用FTIR、GC/MS分析润滑油分子结构的变化,是一种研究在用油的衰变并掌握准确换油期的理想方法。
陈汇龙 , 刘志斌 , 赵斌娟 , 左木子 , 吴强波 , 徐 成
2014, 39(10):16-21. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.10.004
摘要:为了研究表面粗糙度对多孔端面机械密封膜压的影响,建立含粗糙元的矩形截面轮廓激光加工多孔端面机械密封微间隙液膜多尺度的三维几何模型和计算模型,采用有限体积法求解三维N-S方程,分析相对表面粗糙度、粗糙元密度、不同分布位置对膜压分布的影响规律。研究表明:表面粗糙元和微凹腔都能产生动压效应;分布在动环端面的粗糙元对静环膜压的影响较大,分布在静环端面的粗糙元对动压效应的影响相对较小;随着粗糙元密度的减小,动环上粗糙元的动压效应增强,影响区域将由动环表面沿膜厚方向扩大到静环表面;较小或较大的相对表面粗糙度对静环膜压的影响相对较小,而中等的相对表面粗糙度,兼具较强的动压效应效果和较大的影响范围,对静环膜压的影响相对较大,它使得微凹腔在静环上形成的低压区减弱甚至消失。
2014, 39(10):22-28. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.10.005
摘要:将KH550偶联剂修饰的纳米蒙脱石和纳米坡缕石,分别按质量比3%添加到150N基础油中制备2种纳米润滑油分散体系,用激光粒度分析仪、TEM、IR表征纳米添加剂的分散稳定性,在MMU-10G摩擦磨损试验机上测试2种纳米润滑油对45#钢的减摩抗磨性能, 用SEM和EDX等分析摩擦试样表面成分与形貌的变化及影响摩擦学性能的机制。结果表明:纳米蒙脱石平均粒径较小,在150N基础油中分散更稳定;2种纳米润滑油相比纯基础油润滑时的平均摩擦因数和磨损量均明显下降,其中纳米蒙脱石润滑油的抗磨减摩性能最好;2种纳米润滑油润滑时摩擦试样表面分别生成了含蒙脱石和坡缕石特征元素的自修复膜层,其中蒙脱石特征元素含量相对较高,说明纳米蒙脱石摩擦学性能更好。
2014, 39(10):29-32. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.10.006
摘要:以45#钢为研究对象,在自制的销-环式摩擦磨损试验机上对其在磁场条件下的摩擦磨损性能进行研究。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对磨损表面形貌进行表征。试验结果表明:施加磁场后,试样的摩擦因数和磨损率均显著降低;磨屑在接触表面的堆积及氧化是磁场改善钢铁材料摩擦磨损性能的主要原因。
2014, 39(10):33-36. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.10.007
摘要:在研究高速铁路钢轨/车轮材料时,提高钢轨或车轮材料硬度可减少磨损,但单方面提高钢轨或车轮材料硬度,会导致与之配合的车轮或钢轨损伤更为严重,因此研究轮轨的匹配问题十分重要。研究根据赫兹接触理论,在MMS-2A磨损试验机上模拟不同钢轨和车轮匹配时的服役过程,并采用扫描电镜观察磨损表面,分析不同材料轮轨匹配服役后的损伤情况。结果表明:随着钢轨材料的含碳量增加,其磨损量下降,但与其相配的车轮的磨损量却随之增加;随着模拟轮轨硬度比的增加,摩擦副的总磨损量呈上升趋势。因此,为了取得摩擦副整体优良的使用性能,应该选择适当的钢轨钢和车轮钢,以达到轮轨之间最佳的硬度匹配。
2014, 39(10):37-43. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.10.008
摘要:制备一种新型高温无灰环状磷酸酯(CP)润滑脂添加剂,采用红外光谱和热分析仪对其分子结构及热稳定性进行表征。利用SRV-IV摩擦磨损实验机考察该添加剂高温下在锂基润滑脂中的摩擦学性能。采用扫描电子显微镜(SEM)观察试验后试样的磨损表面形貌,采用X射线光电子能谱仪(XPS)对磨痕表面元素进行分析。试验结果表明,无灰环状磷酸酯能大幅度提高基础脂高温下的减摩抗磨性能,并在一定程度上可提高基础脂的极压性能。CP通过在摩擦副表面发生化学吸附和摩擦化学反应,生成由Fe(OH)O,FexOy,FePO4组成的边界润滑膜,从而表现出极好的抗磨减摩性能。
2014, 39(10):44-49. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.10.009
摘要:利用ANSYS有限元软件建立轮轨系统弹性平面应变有限元简化模型,模拟轮轨滑动接触行为。研究机械载荷条件下滑动速度对钢轨接触表面接触应力的影响,以及热-机耦合载荷条件下滑动速度对钢轨表面接触应力、摩擦温升的影响,并对2种条件下的接触应力进行比较分析。结果表明:耦合载荷条件下的接触应力较机械载荷条件下显著增加,分布更集中于接触斑附近,即轮轨相对滑动产生了明显的摩擦热效应;滑动速度增加,摩擦热效应越明显,热影响层越浅,即滑动速度对接触应力有显著影响,钢轨接触应力分析时必须考虑滑动速度的影响。
2014, 39(10):50-54. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.10.010
摘要:由于天然牙牙冠磨损量微小且形貌复杂,传统的测量方法难以精确获得磨损量。提出采用基于逆向工程技术的天然牙磨损量测量方法。首先通过三维扫描仪获取磨损实验前后的天然牙点云数据,其次采用逆向工程软件Geomagic studio中的最近点迭代ICP(Iterative Closest Point)算法将磨损前后的天然牙点云数据对齐,在此基础上通过3D比较和体积计算,测算出磨损区域的最大磨损高度、平均磨损高度和磨损体积3个磨损特征量。结果表明,该方法能够较为准确地实现天然牙磨损量的测量,同时再现磨损区域的空间几何形状,实现磨损量测量过程的数字化、定量化和可视化。
2014, 39(10):55-58. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.10.011
摘要:采用热压烧结技术制备桐油改性酚醛树脂和腰果壳油改性酚醛树脂基摩擦片,通过CFT环块摩擦磨损试验机研究其在不同的制动速度、制动正压力下以及在瞬时制动时的摩擦因数以及磨损率的变化规律,采用扫描电镜(SEM)对试样摩擦后的表面形貌进行观察分析。结果表明,2种树脂基摩擦片摩擦因数以及磨损率变化规律具有一致性:摩擦因数均随着制动正压力与制动速度的增加而减小;磨损率随着制动速度的增加而减小,随着制动正压力的增加而增加。以桐油改性酚醛树脂为基体,碳纤维为增强纤维的摩擦片在瞬时制动时具有较稳定的摩擦因数,而且在不同制动正压力与制动速度下磨损率较低。
2014, 39(10):65-68. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.10.013
摘要:在销-盘摩擦磨损试验机上研究浸金属碳/纯铜、纯碳/不锈钢、浸金属碳/不锈钢、纯碳/纯铜4种受电弓滑板/接触线的载流摩擦磨损性能。结果表明:浸金属碳/纯铜的摩擦因数比其他3对配副的摩擦因数都大,且其配副的碳滑板材料磨损量比其他3对配副的磨损量都高;4对配副的主要磨损机制是电弧烧蚀、磨粒磨损和氧化磨损,而浸金属碳/纯铜还出现黏着磨损。浸金属碳/纯铜因磨损严重,且电滑动中发出异常噪声,应避免作为受电弓滑板/接触线材料。
2014, 39(10):69-72. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.10.014
摘要:滑动轴承在工作过程中由于供油压力不足、机械故障等原因,可能会因贫油而出现油膜气泡现象,导致承载力下降或油膜破裂。利用气液两相流的基础理论和数值模拟分析技术,针对滑动轴承润滑油膜中含有单个大气泡的现象,建立物理模型、数学模型及相应的初始和边界条件,利用VOF模型分析气泡的动力学行为,对于大气泡裂变的过程、破裂后子气泡的演变过程进行仿真。结果表明:轴承油膜中出现的大气泡,在工作过程中极易发生非对称性破裂,裂变成直径大小不等的子气泡;轴承工作过程中,在离心力的作用下气泡有向轴承外圈靠近的趋势,并且有些气泡黏附在轴承外壁上;轴承转速越高,气泡破裂得越快。
2014, 39(10):73-77. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.10.015
摘要:建立液压式气门驱动系统的动力学数学模型,利用Simulink软件建立仿真模型并对系统中的凸轮油缸和气门油缸的环形密封泄漏进行仿真计算。研究结果表明,液压式气门驱动系统的泄漏主要是相对运动引起的剪切流量,并与凸轮型线有关;气门油缸只在凸轮升程段和基圆存在泄漏,凸轮油缸只在凸轮回程段和基圆存在泄漏,且泄漏均随着发动机转速和密封间隙的增大而增大;可通过减小密封间隙和设计合理的凸轮型线来减小泄漏。
2014, 39(10):78-81. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.10.016
摘要:介绍一种摩擦摆实验装置,建立摩擦摆稳定摆动状态下系统的运动微分方程,计算并讨论摩擦副间相对角速度和相对角加速度对摩擦摆自激振动稳定性的影响。结果表明:与相对加速度有关的交变摩擦力是系统自激振动的主要原因,因此有效控制工程实践中各种摩擦自激振动的途径在于,力求使摩擦副间摩擦力既不随相对速度变化,更不随相对加速度波动。
2014, 39(10):82-87. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.10.017
摘要:针对Y形橡胶密封圈在海洋柔性管道接头中服役时的变温变压工况,基于热弹性力学以及热应力分析理论,利用大型有限元分析软件ABAQUS分析压力和温度同时变化时Y形密封圈变形与应力分布。结果表明:Y形橡胶密封圈截面最大Von Mises应力和接触压力均随着工作压力和温度的增大而增大,但工作压力的影响要大于工作温度。
2014, 39(10):88-91. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.10.018
摘要:针对深海高压特殊环境,将现有O形圈密封结构进行改进和优化使其在海下具有更好的密封性能。利用ANSYS软件建立O形橡胶圈二维轴对称模型,分析深海环境下密封槽直径、O形圈材料、密封槽深度、法兰间隙等对O形圈密封性能影响。结果表明: 深海环境下,应适当加大密封槽直径以避免压缩后O形圈与槽壁间形成空腔; 深海环境下使用的O形圈,采用丁腈橡胶,选择压缩率在20%~25%之间,密封间隙为0较为合适。
2014, 39(10):92-95. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.10.019
摘要:采用黏接固体润滑涂层法,以聚四氟乙烯为润滑剂,利用喷涂方式在试样上制备2种PTFE基固体耐磨涂层,并采用HSR-2M型高速往复式摩擦磨损试验机对其摩擦学性能进行研究。研究结果表明,水性全氟涂层的摩擦因数不稳定且明显高于油性全氟;随着固化条件的改变,涂层的摩擦因数和磨损量也出现不同程度的变化;当采用油性全氟为润滑剂,固化温度为260 ℃,固化时间为30 min时,PTFE基耐磨涂层的摩擦因数和磨损量均最小,此时涂层的摩擦学性能最优。
2014, 39(10):96-99. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.10.020
摘要:采用电化学方法测定水基切削液用缓蚀剂的缓蚀性能。以壬基酚聚氧乙烯醚磷酸酯缓蚀剂为例,测定6061铝合金在壬基酚聚氧乙烯醚磷酸酯溶液中的电化学交流阻抗和极化曲线,评价其缓蚀性能。结果表明,电化学方法测定结果与缓蚀剂常用的液相全浸腐蚀试验法的结果完全一致,证明采用电化学交流阻抗和极化曲线评定水基切削液中缓蚀剂的缓蚀性能是可行的。壬基酚聚氧乙烯醚磷酸酯是一种混合型缓蚀剂,可同时抑制阴极和阳极反应,在一定范围内,其添加量越大,缓蚀性能越好。
2014, 39(10):100-103. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.10.021
摘要:提出一种基于ANSYS Workbench的径向特性分析方法。基于计算流体力学的相似原理,建立小孔气体静压主轴的有限元模型,并使用FLUENT模块计算得到主轴微小气膜间隙内的压力场;通过Static Structure静力分析模块进行强度校核,并获取主轴的承载力;基于DOE实验设计方法计算小孔气体静压主轴的径向刚度,并分析周向节流孔个数和节流孔孔径对径向刚度的影响。结果表明,节流孔孔径越大,刚度越小;节流孔周向数量增加,刚度增大。计算结果与实验结果吻合较好,证明该方法的可行性。
2014, 39(10):104-107. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.10.022
摘要:根据铝合金材料加工的特点,筛选了7种合成酯应用在铝合金加工液中,通过攻丝扭矩和磨擦磨损实验评价其润滑性能,并同时考察了合成酯对切削液其他性能的影响。结果表明,合成酯在切削液中表现出优异的润滑性能,聚合酯的润滑性要优于多元醇酯和脂肪酸单酯; 合成酯对切削液体系的乳化、防锈性能没有影响,能够满足铝合金加工的要求。
2014, 39(10):108-113. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.10.023
摘要:设计某装备中大功率电机用的牛顿型磁性液体与磁性润滑脂组合旋转密封。理论上推导2种磁性液体组合旋转密封时的耐压公式和摩擦功耗公式,表明耐压能力主要与密封级数、磁场强度、磁性液体饱和磁化强度及磁性润滑脂屈服应力有关,磁性润滑脂的黏性损耗与转速的(2n+1)(其中n为磁性润滑脂的流动指数)次方成正比。设计适用于大功率电机密封用的大间隙磁性液体及磁性润滑脂组合旋转密封结构,并在密封实验台上进行磁性液体密封耐压实验及磁性润滑脂旋转密封温度测试实验。验证理论分析的正确性及大功率电机磁性液体与磁性润滑脂组合旋转密封方式的可行性。
2014, 39(10):114-118. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.10.024
摘要:介绍国内外油溶性润滑油减摩添加剂(简称油性剂)的种类、合成及其在润滑油中的应用,总结一些文献中关于油性添加剂作用机制的报道,并对油性剂发展趋势提出了一些看法。
2014, 39(10):119-124. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.10.025
摘要:以某轴用Y形圈为例,应用常规物理性能测试和有限元分析方法研究Y形圈结构对其关键部位受力的影响,进而对Y圈结构和尺寸进行优化设计,并通过台架试验来验证了优化分析的正确性。
2014, 39(10):125-127. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.10.026
摘要:利用时温等效原理,制定阀门用二硫化钼润滑脂的加速老化试验条件,并进行等效25 ℃条件下6年和10年的加速老化试验。在自行设计的模拟阀门试验件力传递效率测试装置上,研究不同条件热氧老化后二硫化钼润滑脂润滑下阀门螺纹的拧紧力矩系数。研究结果表明,在新型手动阀门中使用的二硫化钼润滑脂具有良好的耐老化性能,等效10年自然老化的润滑脂的摩擦性能与新润滑脂的摩擦性能相当,可以满足10年的使用要求。
2014, 39(10):128-132. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.10.027
摘要:利用 ANSYS13.0建立某滑环式复合蓄能密封环的有限元模型,分析该密封环在给定工况下密封性能,并与单纯的滑环密封环的密封性能进行比较;分析滑环几何参数对其结构受力情况及密封性能的影响,对密封环结构进行优化设计。结果表明:通过对滑环的顶部宽度、壁面宽度、唇面半径、滑环高度等几何参数的优化,改善了结构在工作环境下的受力状况,提高了其工作寿命,同时使其能够更可靠地保证密封性能。
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