2014, 39(4):1-6. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.04.001
摘要:采用CFD数值模拟方法研究气体润滑泵入型螺旋槽止推轴承内气膜的压力场和承载力等静态特性参数,分析台槽宽度比、气膜厚度和转速变化等参数对气膜承载能力的影响。数值计算结果表明,槽端密封区域的压力明显高于气膜内的其他区域,密封区的设计参数对承载力具有很大影响;随着气膜厚度的减小和转速的升高,气膜的承载能力逐渐增大,同时台槽宽度比在0.6~0.8范围内时承载力最大,最佳槽深与气膜厚度比接近于3.0,与经验设计值一致。
2014, 39(4):7-10. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.04.002
摘要:基于摩擦界面微结构与界面温度的关系,建立界面摩擦过程中界面原子热振动的温升模型, 探讨界面温度对摩擦学过程的激活机制。结果表明:考虑原子质量单因素时,原子质量的变化抑制摩擦界面温升,且界面温度愈高抑制作用愈显著;综合考虑原子质量及原子固有频率影响因素时,在相对滑动速度较小且界面温度较低的情况下,原子质量的变化对摩擦学激活作用很小,而在相对滑动速度较高且界面温度较高时,原子质量对摩擦界面温升具有较为明显的正向激活作用;晶格常数随温度变化的特性对摩擦学过程具有反向抑制作用,且摩擦界面晶体热膨胀系数越大,其抑制作用愈强。
2014, 39(4):11-14. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.04.003
摘要:针对现有的高压管汇冲蚀磨损理论,缺乏考虑高压力载荷对其冲蚀磨损的影响。通过对高压管汇冲蚀磨损的分析,得出当弯头受到内压作用时,产生的环向应力即拉伸应力明显大于轴向应力的结论。利用实验室自主研发的可施加拉伸应力的冲蚀磨损试验机,开展在不同拉伸应力作用下,冲击角为30°时,高压管汇材料40CrMo冲蚀磨损性能的实验研究。结果表明:随着应力的增大,40CrMo的冲蚀磨损率增加,抗冲蚀能力减弱。
2014, 39(4):15-22. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.04.004
摘要:通过模拟化学机械抛光的工况条件,对不同化学作用的单晶硅片表面进行纳米划痕实验,利用现代分析仪器与技术,对抛光后单晶硅片的表面和亚表面损伤进行研究。结果表明:在一定的工况参数条件下,机械作用和化学作用匹配时,可以获得高的材料去除率和无表面层及亚表层损伤的高质量的抛光表面。在化学机械抛光过程中,机械作用的加强可以提高材料去除率,但作用力增至一定值之后,抛光后表层和亚表层损伤将逐渐加大;化学作用可以增加机械作用下的材料去除率,但抛光表面在化学反应作用下会产生表面损伤。通过调整机械参数如压力和速度等可以控制摩擦化学反应中的反应热,从而实现机械作用对摩擦扩散化学的控制,调控单晶硅片的超精密抛光中化学物质的使用,实现环保型绿色抛光。
2014, 39(4):23-27. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.04.005
摘要:为揭示液体黏性传动中摩擦片表面沟槽对传动性能的影响机制,根据流体动力学原理,结合油膜承载力和传递扭矩的计算模型,在建立油膜物理模型的基础上,运用FULENT软件对不同宽度、深度和条数沟槽下的油膜承载力、传递扭矩及油膜温升进行数值模拟。结果表明:油膜承载力和传递扭矩均随沟槽宽度和深度的增加而减小;沟槽条数越多,油膜承载力越大,传递扭矩呈近似线性降低;油膜温度沿径向递增,在油膜流动速度不变情况下,通过增大沟槽的宽度、深度和条数可以有效减缓传动过程中油膜的温升。
徐超 , 张培林 , 王正军 , 李一宁 , 张光 , 原瑞宏
2014, 39(4):28-33. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.04.006
摘要:针对超声磨粒传感器的设计问题,利用时域KZK方程对超声传感器的声场进行数值模拟, 分析传感器的关键参数如晶片半径、焦距和中心频率等对声场的影响。仿真结果表明:传感器的焦距越大,聚焦声场的声压越小、焦斑增大;随着传感器晶片半径的增大,焦斑区域先减小后变大,焦点声压先增加后降低;传感器中心频率越高,焦斑越小,声压先增后降。对比分析发现,KZK方程计算结果与传统经验公式的计算结果有较大差别,在磨粒传感器设计时应予以考虑。
2014, 39(4):34-39. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.04.007
摘要:利用机械共混、冷压成型和烧结工艺制备不同含量的磁性纳米Fe3O4填充聚四氟乙烯(PTFE)复合密封材料,采用MM 200型摩擦磨损试验机考察其在干摩擦下与45#钢对磨时的摩擦磨损性能,借助扫描电子显微镜(SEM)对磨损表面形貌进行观察并分析磨损机制。结果表明:随磁性纳米Fe3O4含量的增加,复合材料的硬度显著提高,摩擦因数呈现先增大后减小再增大的变化趋势,耐磨性能得到明显改善;当Fe3O4质量分数为15%时,复合密封材料的摩擦因数较小,体积磨损率与纯PTFE相比降低两个数量级;随着Fe3O4含量的增加,磨损机制由纯PTFE的黏着磨损转变为黏着磨损与磨粒磨损共同作用。
沈岩 , 徐久军 , 金梅 , 袁晓帅 , 王建平 , 刘烨 , 朱峰 , 王增全
2014, 39(4):40-43. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.04.008
摘要:针对柴油机在高强化工况下上止点附近的拉缸问题,采用往复摩擦磨损试验方法,研究不同载荷、不同温度条件下,CKS活塞环与硼磷合金铸铁气缸套的抗拉缸性能。结果表明:随着载荷和温度的升高,摩擦副的抗拉缸时间急剧缩短,当载荷超过80MPa,温度超过220℃之后,抗拉缸性能会维持在较低水平。在贫油状态下,随着摩擦表面润滑膜的逐渐消耗,摩擦副由微观黏着扩展至宏观黏着,片层状铁基材料转移到CKS活塞环表面,导致缸套表层发生塑性剪切,造成拉缸。
2014, 39(4):44-48. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.04.009
摘要:为了研究汽轮机可倾瓦轴承的油膜特性,采用Pro/E建模和ANSYS模拟,选用计算三维模型的湍流SST模型,考虑到瓦块间隙及瓦块相互之间的影响,分析并比较不同瓦数可倾瓦轴承油膜流场的变化,得到可倾瓦油膜特性规律:对于某个瓦块,每个瓦块上的油膜形成一个正压极值中心,且随着瓦块数增加,极值中心向轴瓦支点处偏移,使瓦块上形成两个压力极值。瓦块温度分布较平稳,油膜出口处温升较大;随着可倾瓦瓦块数增加,油膜压力峰值逐渐减小且瓦块之间的油膜压力峰值差减小并趋于平稳,不同轴瓦间油膜温度变化较小。润滑油温升对油膜影响较大,汽轮机运行中可倾瓦四瓦轴承比较稳定,但应严格控制润滑油温升。
2014, 39(4):49-54. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.04.010
摘要:采用热-结构顺序耦合对货车高摩擦因数合成制动闸瓦在紧急制动工况和长大坡道调速制动工况下进行热应力仿真分析。结果表明:在紧急制动工况下,闸瓦的最高温度出现在制动28s后,为206.2℃,最大应力出现在制动32s后,为15.4MPa;长大坡道调速制动时,最高温度和最大应力都出现在制动结束时,分别达到594.8℃、55.6MPa。仿真结果与实验结果一致,较为真实地反映了整个过程中闸瓦的瞬态温度和应力变化情况,且闸瓦一次制动满足要求
2014, 39(4):61-66. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.04.012
摘要:建立角接触球轴承的几何和数学模型,通过求解考虑热效应的Reynolds方程,对角接触球轴承的弹流润滑问题进行数值模拟,得到角接触球轴承的点接触热弹性流体动力润滑完全数值解,分析了考虑热效应时角接触球轴承的几何参数(接触角、吻合度、径向游隙等)、速度及载荷对压力和膜厚的影响。结果表明:设计角接触球轴承时,尽量提高内圈与球体在轴向方向的吻合度以有利于润滑油膜的形成,在轴承整体参数不变的情况下选择较小的节圆直径,可改善轴承润滑;从弹流润滑角度讲,选择合适的球体直径可使压力、膜厚、温度处于合适范围内,改善轴承工作情况;适度提高轴承的运转速度将有利于润滑油膜的形成,从而延长轴承使用寿命。
2014, 39(4):67-73. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.04.013
摘要:针对机械密封端面开启状态确定和端面开启厚度测量困难这一问题,提出基于声发射信号端面开启状态监测技术。将电涡流传感器安装在密封装置静环上,将声发射传感器安装在静环座上,分别对动静环之间端面开启状态进行内部直接测量和外部间接检测。把采集的声发射信号运用小波阈值降噪法进行降噪处理后,提取典型的小波包能量特征。建立RBF神经网络模型,将提取的小波能量特征作为模型的输入,对机械密封端面开启状态进行识别。与电涡流传感器测量结果比对表明,声发射技术能够对机械密封开启状态进行准确的识别。利用声发射识别技术,实现了对主轴机械密封油膜开启状态由“内测”到“外测”的转变,便于工业现场应用和推广。
2014, 39(4):74-78. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.04.014
摘要:以缝纫机气浮针杆表面形状的测量结果和变化规律为基础,通过建立接近真实情况下的针杆表面数值模型和缝纫机气浮针杆动态控制方程,分析针杆往复运动下数据模型的动态变化原理,采用有限差分法对理想针杆和带有形状误差的针杆的动态性能进行仿真分析。结果表明:带有形状误差的针杆表面在动态情况下可以产生相对明显的动压效应,产生较大的气膜承载力。
2014, 39(4):79-82. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.04.015
摘要:在螺栓法兰系统中,垫片的局部压紧应力比平均压紧应力对法兰连接可靠性的影响更大,而现有的试验技术无法确定垫片上局部应力的分布情况。考虑内压时的法兰转角和垫片的力学性能,提出垫片径向压紧应力分布的解析算法。解析法计算的结果与数值模拟得到的应力分布基本一致,虽然垫片内缘应力值的解析计算结果较数值模拟果偏小,但仍满足工程近似计算的精度要求。分析结果表明,垫片径向压紧应力不是均匀分布的,而是由垫片内缘向外缘逐渐增大。
2014, 39(4):83-88. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.04.016
摘要:基于有限元分析方法对Y形圈的抗挤出性能和摩擦性能进行优化。分析Y形圈在不同介质压力下的密封性能和抗挤出能力,提出对Y形圈进行根部倒角的方法以改善其根部在较高介质压力的抗挤出能力,并通过对不同倒角大小的抗挤出效果的分析,选择在标准沟槽下的合适倒角值;采用正交实验设计方法分析Y形圈各关键结构参数对其摩擦性能的影响,基于总径向力和最大接触压力这两个指标对结构参数水平进行优选,使优化的Y形圈结构具有较低摩擦力和较高接触压力,从而改善了Y形圈的摩擦性能。
2014, 39(4):89-92. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.04.017
摘要:针对厢式运输车厢体表面减阻问题,提出一种基于气膜减阻的厢式运输车厢体风阻减阻方法。设计气膜发生器和可变风速测阻装置,分别以安装和未安装该气膜发生器的厢式运输车模型为试验研究对象,在可变风速测阻装置中进行风阻测试。结果表明,气膜发生器能够起到一定的减阻效果,从而验证了气膜减阻方法用于厢式运输车厢体减阻是可行的。
2014, 39(4):93-97. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.04.018
摘要:汽车翻转安全保护阀在微压工作条件下有着严格的密封性能要求。采用理论分析方法,分析各种因素对翻转阀泄漏量的影响;提出一种微压下泄漏量的测试方法,并设计汽车翻转阀密封性能的测试系统。该测试系统中采用精密调压阀、压力计和其他元件控制和测试相关参数,并包含一个基于Visual C++和PLC的软件控制系统。实验数据表明,该测试系统能效率地、稳定地测试翻转阀的密封性能。实验结果与理论分析均表明,测试压力、稳压时间、测试腔的体积都对泄漏率有着直接的影响。
2014, 39(4):98-100. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.04.019
摘要:为了研究可倾瓦径向滑动轴承的油膜动特性,提出一种可倾瓦径向滑动轴承油膜动力特性(油膜刚度系数和阻尼系数)的实验测试方法。利用振动理论建立系统动力学模型,根据实验测得的绝对位移和相对位移信号计算出油膜的动特性系数。实验结果表明,该方法能够排除噪声信号的干扰,具有较高的测试精度,而且简化了计算过程。
2014, 39(4):101-104. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.04.020
摘要:利用AMESim软件建立某发动机润滑系统模型,并根据试验数据对模型进行校核,确保模型较为准确(误差在31%以内)。采用建立的模型研究发动机曲轴主轴承间隙、连杆轴承间隙、凸轮轴轴承间隙对润滑系统的压力影响。结果表明,在相同的系统润滑油流量下,随着轴承间隙的增加,润滑系统的压力降低,且对于不同的轴承其压力降低幅度不同,而随转速的不同,压力降低的比例也不同,低速变化比例要高于高速。
2014, 39(4):105-109. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.04.021
摘要:利用气质联用、质谱和核磁验证润滑油添加剂T306(磷酸三甲酚酯)和T310A(硫代磷酸酯胺盐)的组成和结构,并采用核磁共振磷谱(31P-NMR)检测齿轮机试验前后润滑油中磷系添加剂结构的变化。研究表明,T306具有优异的热稳定性和抗磨性,适用于高温的工况; T310A具有较好的氧化安定性、抗摩擦能力和磷保持能力,适用于温度高、周期长的苛刻工况。不同的含磷添加剂热力学稳定性不同,所适合的工况也存在差异。利用核磁共振磷谱可以判断不同含磷添加剂所适用的工况以及在该工况条件下添加剂的结构变化情况,从而可通过对含磷添加剂的监测来判断油品的质量。
2014, 39(4):110-116. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.04.022
摘要:根据压力容器水压试验过程中蒸汽腔模拟件的密封要求,设计一种可用于蒸汽腔模拟件的密封装置。介绍密封装置主要组件如蒸汽腔模拟件、径向密封装置的设计和结构,以及蒸汽腔模拟件密封装置的装配,并通过试验验证该密封装置的可靠性。
2014, 39(4):117-120. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.04.023
摘要:以不同黏度矿物油为基础油体系,以高分子含氮类化合物及微晶蜡为稠化剂体系,固体磺酸盐及硼酸盐为添加剂体系,制备一种高黏附性能钢丝绳脂产品。通过典型数据对比及产品现场应用表明:该产品具有良好的高低温黏附性能、防锈性能、抗水性能及极压性能,能够满足环境温差大、防护要求高、高负荷以及高速运转的钢丝绳的使用要求。
2014, 39(4):121-126. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.04.024
摘要:为满足潜艇潜望镜支撑系统轴承的使用及工作环境对润滑脂提出的较宽使用温度范围、低启动力矩、良好的防护性、长寿命的要求,研制一种综合性能优良的聚脲基润滑脂。研究基础油组成、稠化剂结构、添加剂类型对润滑脂成脂性能、高低温性能、高温寿命等性能的影响,并对润滑脂配方进行筛选。结果表明,采用两种合成烃类油混合制备的基础油兼具良好的高低温性能以及与稠化剂的相容性;采用己二胺与两类不同结构的单胺制备的四聚脲稠化效果最好,且润滑脂稠度能满足使用要求。与海洋环境用S-81复合铝基脂的综合性能的比较表明,制备的聚脲基润滑脂的性能可以满足潜艇潜望镜支撑系统轴承的综合使用要求。
2014, 39(4):127-129. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.04.025
摘要:提出风力发电设备增速器轴承端面密封的配套与维修的解决方案,设计一种全新的结构形式,便于密封件的整体拆卸与安装,实现安装维护的简便性及实际工作的可靠性。同时对密封材料进行耐气候性改进,尤其是耐臭氧和耐低温性能的改进。
2014, 39(4):130-132. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.04.026
摘要:提出基于系统节点的润滑精细管理体系,包括目标体系、责任体系、运行体系和考核体系。该管理体系将润滑工作划分为油品物流管理、油品使用管理、润滑投入管理和润滑保障建设等4个分系统,并将每个分系统内的工作重点和难点确定为管理节点。油品物流管理注重油品入口和流通环节的管理;油品使用管理注重设备用油合格和检测;润滑硬件管理重视润滑投入和配置;润滑保障体系注重制度建设和信息化提升等内容。结合胜利油田总结基于系统节点的润滑精细管理的推行成效。
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