2014, 39(8):1-7. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.08.001 CSTR:
摘要:数值模拟接触固体的横向振动对点接触热弹性流体动力润滑的影响。结果揭示出接触固体的微小横向振动就会造成接触区中油膜压力、膜厚和温度的显著变化,接触区中产生多重凹陷并不断移动。重载下由于动态效应产生的凹陷的移动和合并及热效应的作用,使得膜厚不但不随载荷的增加而减小,反而随载荷的增加而增加。
2014, 39(8):8-13. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.08.002 CSTR:
摘要:针对机械密封运行过程中反映密封端面接触状态的工作参数(端面开启时间、膜厚等)测量困难的问题,提出基于声发射信号的机械密封端面接触状态监测方法。根据密封端面产生的声发射信号具有时变非线性且突发性强的特点,采用经验模态分解(EMD)法对原始信号进行分离提取。EMD 法能够将信号分解为不同时间尺度和不同频带的一系列固有模态函数,然后根据能量分布特征对伪分量进行剔除,得到“近源”声发射信号,抽取其信号特征运Laplace小波相关系数法实现对密封端面接触状态的准确识别。通过机械密封测试试验证明,声发射监测技术能准确地识别机械密封装置动静环之间的接触状态和摩擦形式,能够在工业现场推广使用。
2014, 39(8):14-19. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.08.003 CSTR:
摘要:油液污染导致的污染卡紧失效是履带装甲车辆液压滑阀常见故障之一。污染磨损微小颗粒随着液压油进入滑阀间隙发生淤积并形成滤饼,阻碍阀芯动作,造成滑阀卡紧失效。对滑阀间隙内滤饼的形成机制进行分析,采用滤饼过滤理论,引入颗粒分布参数影响因子,建立滑阀滤饼及污染卡紧力模型;通过设计的污染卡紧实验台进行实验,实验结果验证了所建模型的正确性。该模型可用于滑阀污染卡紧力的预测,为滑阀及液压系统的设计提供指导。
2014, 39(8):20-23. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.08.004 CSTR:
摘要:以某高能量密度湿式离合器摩擦片为研究对象,对摩擦片的渐开线花键进行热负荷研究。基于ANSYS多物理场建立摩擦片接合过程的三维瞬态热-结构耦合模型,综合考虑螺旋径向复合油槽的影响,分析摩擦片内花键瞬态热应力和热变形。通过分析得出:接合过程中内花键齿部出现了较大的温度梯度,在齿根处出现明显的热应力集中,因而对处于复杂工况的花键的连接可靠性有较大影响;齿部的热变形量随油槽分布位置的不同出现了较大的差异,而热变形的差异性会导致齿部载荷不均匀,在受到冲击载荷时易造成断齿失效。
2014, 39(8):24-30. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.08.005 CSTR:
摘要:研究制退机唇形橡胶圈在火炮高速发射时的动密封性能。分析唇形密封圈的工作原理,利用微观组织分析方法研究密封圈失效机制;通过橡胶力学性能试验和拟合寻优,确定橡胶超弹性本构模型,利用ABAQUS建立密封圈轴对称有限元模型;通过ADAMS仿真求解得到不同装药条件下制退机后坐速度、变化油压等参数,并综合考虑初始过盈量、摩擦因数、动密封速度等因素,分别对密封圈的安装、静密封和动密封等工况进行模拟;根据密封圈失效准则,研究变化油压冲击作用下的唇形橡胶圈动密封性能,对研究和掌握火炮发射状态下唇形密封圈的寿命规律具有一定参考价值。
2014, 39(8):31-34. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.08.006 CSTR:
摘要:阶梯动压滑动轴承深腔和浅腔油膜厚度相差较大,油膜流态会随之发生变化。采用可视化试验方案,利用气泡示踪法研究阶梯动压滑动轴承在深、浅腔及边界处的油膜流态变化规律,考察主轴转速、最小半径间隙对油膜流态的影响。结果表明:阶梯轴承的台阶突变处易导致油膜涡旋,出现紊流、层流混合现象;随着转速增加,深腔处油膜紊流现象加剧,随半径间隙增大,浅腔处容易产生紊流现象。试验数据与理论判据计算结果趋势一致。
2014, 39(8):35-38. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.08.007 CSTR:
摘要:提出一种具有柔性铰链结构的新型径向气体挤压膜轴承,该轴承具有无摩擦磨损、运动精度高等优点,但承载能力较低。以提高承载能力为优化目标,采用优化设计方法对具有柔性铰链结构的新型径向气体挤压膜轴承的关键结构参数——柔性铰链的切口半径和壁厚进行优化,优化后轴承的振幅和挤压数都得到提高,实现了提高承载能力的目标,并且保持了结构的紧凑性。
2014, 39(8):39-43. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.08.008 CSTR:
摘要:采用ICEM建立含均压槽的静压止推气体轴承的气膜二维计算模型,分析不同供气压力和气膜厚度下的气膜压力、速度分布,并计算不同供气压力和气膜厚度下的承载力和气体质量流量。结果表明:随着供气压力和气膜厚度的增大,均压槽内的气旋现象越来越明显;随着供气压力的减小和气膜厚度的增大,气膜压力趋近于线性分布;轴承的承载力随着供气压力的增大而增大,气体流量随着供气压力和气膜厚度的增大而增大。均压槽是影响气膜压力和速度分布的关键因素,而均压槽内的气旋现象是影响均压槽内部流场的主要原因之一,而随着气膜厚度的增大均压槽的这种影响会而逐渐减小。
2014, 39(8):44-47. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.08.009 CSTR:
摘要:利用ANSYS软件中超弹性材料Mooney-Rivlin建立胶筒轴对称有限元模型,分析受压胶筒在温度载荷作用下应力和变形沿筒长分布规律。研究结果表明,温度对受压胶筒应力分布具有一定的影响:室温(25 ℃)时,上胶筒应力沿筒长均匀分布,中间胶筒上下两端应力较小,中部应力较大,下胶筒底端外表面应力最大,为19.693 MPa,内表面应力最小,为3.984 MPa;随着温度升高,中间胶筒应力分布趋于均匀,下胶筒底端外表面应力增大,100 ℃时该应力最大值为19.716 MPa。胶筒变形随温度载荷升高沿筒长非线性变化,上胶筒顶端变形小,且沿筒长变形非线性增大,中间胶筒变形最大,为9.17 mm,下胶筒受温度影响较小,其变形较小且变化较为平缓。
2014, 39(8):48-52. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.08.010 CSTR:
摘要:由于狗腿度的存在,钻井过程中钻杆与套管间不可避免存在磨损,而硬度是影响套管耐磨性能的主要因素之一。为探讨硬度对套管耐磨性能的影响,在聚磺体系水基泥浆中,模拟实际钻压、转速等钻进参数,以油田常用N80、P110、VM140和TP140等不同硬度套管为对象,进行钻杆-套管磨损实验,实测磨损效率和摩擦因数,提出用磨损评价综合影响因子评估套管的耐磨性能。实验结果表明:硬度越大,磨损评价综合影响因子越小,套管耐磨性能越好;TP140套管的耐磨性能最好,VM140次之,N80最差,N80套管磨损评价综合影响因子是TP140套管磨损效率的208% 。磨损评价综合影响因子兼顾了磨损效率和摩擦因数,比仅用摩损效率来评估耐磨性能的传统做法更为合理。
2014, 39(8):53-56. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.08.011 CSTR:
摘要:采油用螺杆泵定子衬套通常选用丁腈橡胶(NBR),其磨损失效是影响螺杆泵工作寿命的主要原因。为提高丁腈橡胶的耐磨性能,采用橡胶共混技术制备硬度相同的丁腈橡胶(NBR)和氟橡胶(FKM)共混胶(配比分别为2∶8、5∶5、8∶2),研究共混胶在50 和70 ℃下,在原油介质中浸泡72 h的耐油性,并在MLS-225磨粒磨损试验机考察共混胶的耐磨性。浸泡实验表明:NBR的质量变化率在0.47% ~1.32%之间,FKM的质量变化率在1.15%~1.35%之间;不同配比的共混胶的质量变化率在0.48%~1.72%之间,表明NBR的耐油性在较低温度下最好,随温度的升高橡胶的耐油性有下降的趋势。磨损实验表明氟橡胶和丁腈橡胶配比为2∶8的共混胶的耐磨性能较好
2014, 39(8):57-62. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.08.012 CSTR:
摘要:水润滑轴承材料对其润滑性能、工作可靠性和使用寿命有着重要影响。选取超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、赛龙、聚四氟乙烯(PTFE)3种轴承材料,探讨3种材料组成的板层次序、数量、厚度对水润滑轴承力学性能的影响。结果表明:3种板层材料组合后的力学性能要优于单一的材料;不同板层组合次序、不同板层数量、不同板层厚度均对水润滑轴承的力学性能有影响。
2014, 39(8):63-67. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.08.013 CSTR:
摘要:在制动噪声的有限元分析方法中,复特征值方法预测得到的不稳定频率过于保守,而瞬态分析方法在理论上可以得到较为真实的不稳定频率。考虑制动闸片与制动盘接触点间的摩擦力耦合作用,基于建立的高速动车轮盘制动系统的有限元模型,采用瞬态分析法对高速动车轮盘制动系统进行摩擦自激振动分析,并与复特征值分析法得到结果的进行比较。结果表明,接触面间法向接触力的振动主频与闸片法向振动的主频一致;制动系统瞬态动力学分析得到的振动主频与其复特征值分析得到的不稳定频率基本相符。
2014, 39(8):68-72. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.08.014 CSTR:
摘要:运用COMSOL Multiphysics对搅拌摩擦焊接建立耦合温度场模型,模拟和分析了模型在有无载流条件下温度场分布及其变化规律。结果表明:无载流时,最高温度主要分布在搅拌头与工件的接触区域,工件上焊接前侧的温度分布面积大于后侧,但前侧温度等值面分布相对后侧稀疏,使得焊接前侧温度梯度小于后侧;载流时,温度及等值面分布与无载流时基本相同,但载流后轴肩上的温度分布面积大于无载流;当焊接速度、法向压力、转速、位移不变时,载流条件下焦耳热与摩擦热耦合产生的最高温度远高于无载流时的摩擦热产生的最高温度,二者对比可知相同的发热效率下载流较大地降低了对法向压力的要求。
2014, 39(8):73-76. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.08.015 CSTR:
摘要:以机床滑动导轨副典型工况下的载荷和速度为变量因素,采用正交实验设计方法,进行销盘磨损实验,研究滑动导轨副在干摩擦条件下的磨损规律。参照经典的Archard磨损公式对实验数据进行回归并修正,得出相应的磨损率的回归公式。将该回归公式和Archard公式计算结果与实验数据进行对比,得出该回归公式能更好地预测导轨副的磨损率。
2014, 39(8):77-80. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.08.016 CSTR:
摘要:为定量、快速检测在用油的燃油污染程度,通过定量加入法配制一定燃油浓度梯度的润滑油样品,建立燃油浓度和804~759 cm-1谱区峰面积的标准曲线,线性相关性达0.987 7,此曲线可用于在用润滑油燃油污染的定量分析。对配制的样品和在用油样品的红外光谱进行Savitzky Golay多项式法平滑和一阶导数处理,采用偏最小二乘法(PLS)建立润滑油中燃油污染的红外光谱定量分析模型。模型校正偏差为0.144,相关系数达到0.986,预测集的标准偏差为0.161,具有很好的精密度和准确性,可用于在用油燃油稀释污染的快速定量检测分析。
周 青 , 刘成龙 , 廖志康 , 张小彬 , 高丹丹 , 黄伟九
2014, 39(8):81-85. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.08.017 CSTR:
摘要:利用转盘式磨损试验机模拟船用螺旋桨实际运行工况,通过失重分析、表面和截面形貌观察及力学性能测试,探讨了锡黄铜在含沙量不同的介质中空蚀与冲蚀交互作用下的材料流失规律及力学性能。结果表明:在含沙量为1 kg/m3的测试介质中,空蚀与冲蚀交互作用下锡黄铜的材料流失孕育期很短,主要经历上升期、稳定期、衰减期,而当含沙量增加至2 kg/m3时,在相同交互作用时间内材料失重率明显增加,且稳定期不明显。空蚀与冲蚀交互作用后,锡黄铜表面呈现无明显方向性的短程犁沟状、鱼鳞状凹坑,存在明显的加工硬化现象。
2014, 39(8):86-92. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.08.018 CSTR:
摘要:为了研究不同结构参数对U形金属密封环密封性能的影响规律,利用ABAQUS软件建立某U形金属密封环的二维轴对称模型,在常温预紧工况和低温工作工况下计算分析U形密封环厚度、截面宽度、腿部厚度以及圆弧半径等结构参数对密封环最大Von Mises应力、接触压力大小及其分布以及接触宽度的影响。结果表明,将U形环厚度增大为3.8 mm、腿部厚度减小为0.1 mm时,U形环密封性能提高;取截面宽度在6.4~6.8 mm之间、圆弧半径在0.7~0.9 mm之间,均能获得较好的密封性。根据计算结果,针对加载后U形密封环腿部出现翘曲的现象,提出了减小U形环腿部右端高度的改进方法。
2014, 39(8):93-98. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.08.019 CSTR:
摘要:针对四球摩擦磨损试验机存在的机身巨大、笨重且价格昂贵等缺点,对其进行结构优化,研制一种桌面四球摩擦磨损试验机,尺寸为540 mm×360 mm×800 mm,质量为150 kg左右,较国产微机控制四球摩擦磨损试验机尺寸和质量分别减小了约50%和75%;在同等尺寸机身和精度情况下,突破加载力值至10 kN;基于LabVIEW的测控软件实现对伺服电机的控制和数据的自动实时采集、处理、分析、显示、存储和生存报告。试验结果表明,该试验机的精密度高,能有效模拟实际工况摩擦磨损过程。
2014, 39(8):99-102. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.08.020 CSTR:
摘要:在工程设计计算中,流量分配问题非常复杂,一般需进行大量计算,管路结构尺寸被周围空间限制的系统计算更繁琐。以核电站行星减速器内部流量分配问题为例,提出采用反求法来计算流量分配,即根据约束条件划分求解的顺序,按计算顺序依次进行计算,求得管路直径,最终完成流量的分配问题。这种方法可以有效地解决空间尺寸受约束的管路系统的流量分配问题,同样适用于一般的管路系统。
叶年业 , 黄忠文 , 穆建华 , 黄 勇 , 夏志豪 , 张 俊
2014, 39(8):103-107. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.08.021 CSTR:
摘要:为实现车用发动机轴承工作可靠、耐久目的,应用摩擦学理论及发动机CAE技术对现有机型曲柄连杆机构工作过程进行分析,研究轴承间隙极限状态下轴承比压、轴心轨迹、最小油膜厚度随发动机转速的变化关系,从中对轴承润滑可靠性进行评价。研究结果表明,在发动机本体及边界条件未变下,曲轴主轴承最小油膜厚度随转速增大而减小,连杆大头轴承则随转速增大先增大后减小,最大轴承间隙下的最小油膜厚度比最小间隙下大40%,轴承均未出现干摩擦现象,波纹状轴瓦润滑性能优于平状轴瓦。
2014, 39(8):108-111. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.08.022 CSTR:
摘要:针对考虑热弹变形的大型重载推力轴承性能预测和尺寸效应问题,对某大型重载推力轴承进行热弹流计算,研究轴承性能随极端载荷与尺寸的变化规律。介绍可倾瓦推力轴承热弹流模型的基本方程,通过计算得到不同尺寸和比压下的轴承性能数据,讨论大型重载轴承的尺寸效应。结果表明:案例轴承瓦块最高油膜压力应远离瓦尖,靠近瓦块支点,该设计有利于压力分布均匀而提高承载力;对于大尺寸推力轴承,由于变形的影响,当载荷超过某一限制值后,轴承性能会随着载荷的稍微增加而发生剧烈变化,甚至导致烧瓦失效。为了避免该现象出现,推力轴承设计时应该进行最大许用比压校核;对于大型重载,还需进行瓦块弹性支撑或平衡梁等均载结构设计。
2014, 39(8):112-114. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.08.023 CSTR:
摘要:利用气相色谱,通过外标法定量分析某飞机发动机在用润滑油中低温抗氧剂和高温抗氧剂的衰变规律;利用加速氧化试验,探讨高温抗氧剂的热氧化动力学。结果表明:该航空润滑油在使用中,高温抗氧剂基本能维持在一定水平,其热氧化衰变过程近似为一级反应;补油可明显延缓润滑油高温抗氧剂的衰减速率,且补加油情况对抗氧化性能有一定影响;低温抗氧剂在使用中衰减比高温抗氧剂要快得多;通过检测润滑油的黏度和总酸值变化,可以监控航空润滑油的氧化衰变,从而有效保障飞机发动机的润滑油使用安全。
2014, 39(8):115-118. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.08.024 CSTR:
摘要:为提高低黏度指数光亮基础油在齿轮油中的用量,使用3种不同种类的黏度指数改进剂改善光亮基础油的黏度指数,同时考察了黏度指数改进剂对基础油抗氧化、抗乳化、抗泡和摩擦性能的影响。试验结果表明:乙烯-α-烯烃低聚物具有良好的提高基础油黏度指数的能力和良好的剪切安定性,且对基础油的抗氧化性能影响较小;乙丙共聚物剪切安定性最差;聚甲基丙烯酸酯明显提高了基础油的极压抗磨性能,但明显降低了基础油的抗氧化性能。
2014, 39(8):119-122. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.08.025 CSTR:
摘要:以不同黏度石蜡基和环烷基复配基础油调和一系列乳化液,分别通过电导率法、马尔文颗粒度法考察乳化液的稳定性,采用Micro Tap G-8攻丝扭矩试验考察乳化液的切削加工性能。研究结果表明,采用石蜡基和环烷基复配的黏度为20 mm2/s基础油所制备的乳化液的稳定性最佳,且有色金属切削加工性能突出。
2014, 39(8):123-126. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.08.026 CSTR:
摘要:将3种不同性能基础油进行调合作为基础油,选用环境友好型磺酸钙盐为防锈主剂,研制一种海洋装备封存防锈油,可满足高湿、高盐雾环境下装备部件的长期封存防锈要求。采用正交设计试验方法考察多种防锈剂的协同效应,并对其综合性能进行评价。评价结果表明:该种封存防锈油具有良好的抗盐雾性及湿热性能,耐腐蚀性能优于进口产品,可用于沿海环境下装备部件的长期封存防锈。
2014, 39(8):127-132. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.08.027 CSTR:
摘要:根据水泥回转窑托轮密封系统的工作特点,提出一种新的密封方案——带喉箍的双向K型油封。探讨双向K型油封材料的选取和密封制作模具的结构,借助有限元ANSYS工具分析得到双向K型油封的最优过盈量。带喉箍的双向K型油封的跟随性好,密封可靠性高,能保证旋窑托轮良好的密封。
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