2015, 40(1):9-15. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.01.002
摘要:磁头与磁盘的特征高度目前已经下降到纳米量级,在此微小间隙下,气体表现出明显的稀薄效应特征。建立适用于纳米间隙下的控制方程,并根据方程特点采用特殊处理方法成功对控制方程进行数值求解,采用数值分析和实验方法分析表面结构变化对稀薄流域和磁头飞行姿态的影响。研究结果表明:在纳米级气膜润滑间隙下,采用逆Knudsen数来划分稀薄流域比仅从特征膜厚高度方面考虑更合理;负压型磁头的主要工作区间在滑流区和过渡区,且过渡流域所占比例要明显高于滑流区域。稀薄效应最大的区域不是在气膜厚度最薄的磁头尾部,而是在压力突然下降且气膜较薄的阶梯过渡区域;磁头U型气垫、尾端两侧浅台阶和中间台阶结构变化会影响气流流向,从而影响压力分布,使得稀薄流域也跟随发生变化。
2015, 40(1):16-19. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.01.003
摘要:采用压力喷涂方法在SUS316不锈钢基材上制备二硫化钼(MoS2)涂层,并在往复滑动球-平面配副下测试工作温度对其摩擦学性能的影响。实验结果表明:工作温度对MoS2涂层的摩擦学性能有极大的影响,在100~300 ℃之间,涂层呈现出较好的减摩性,而在100~200 ℃之间耐磨性最好,300 ℃时涂层寿命急剧降低。综合考虑,压力喷涂MoS2涂层最适合的工作温度范围为100~200 ℃。
2015, 40(1):20-23. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.01.004
摘要:在不考虑润滑油可压缩性和油池高度相同的条件下,采用Realizable k-ε湍流模型、VOF两相流模型,研究润滑油黏度、压缩机频率对低压腔涡旋压缩机离心式供油系统曲轴出口润滑油流量和主轴承径向供油孔出口润滑油流量的影响。研究结果表明,压缩机频率越高、润滑油黏度越低,曲轴出口和主轴承径向供油孔出口润滑油流量越大,润滑油到达摩擦副的时间和供油量达到稳定状态的时间越短,且润滑油黏度对供油量的影响比压缩机频率对供油量的影响大。
2015, 40(1):24-27. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.01.005
摘要:以钢球与玻璃盘之间的纯滚动接触为例,研究间歇运动条件下的等温弹性流体动力润滑,采用多重网格法对钢球与玻璃盘之间的等温弹性流体动力润滑进行数值分析。研究发现,在卷吸速度变化的过程中,中心膜厚和最小膜厚随着卷吸速度的减小而降低,在卷吸速度降为0后,呈现纯挤压的凹陷油膜形状;重新加速以后,在速度为0时间段形成的油膜凹陷将随着运动逐渐移出接触区。与此对应的,中心膜厚值下降,最小膜厚也达到最低值。随后的运动过程中油膜厚度增加,第二压力峰先减小后增加。
2015, 40(1):28-31. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.01.006
摘要:基于油气两相流基本理论,采用Fluent仿真软件建立油气润滑系统喷嘴、轴承腔的油气两相流模型,分析油气两相流流经直接喷射型和内圈喷射型2种结构喷嘴后在轴承腔内的流动状态,分析内圈喷射型喷嘴的竖直管道与倾斜管道夹角及喷嘴出口结构等关键设计参数对轴承内部油气两相流分布状况的影响。仿真结果表明:内圈喷射型喷嘴具有更好的润滑效果,减小了油气润滑系统的耗油量和耗气量;竖管与倾斜管道夹角越小,越利于环状流的保持,供油均匀性越好;突扩管结构设计,有利于缓解因油气波动造成的供油不均匀。
2015, 40(1):32-36. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.01.007
摘要:以锂基润滑脂为例,通过R/S锥板式流变仪和四球摩擦磨损试验机,对其流变性能及摩擦磨损性能进行研究,探讨润滑脂流变性能与摩擦磨损性能的相关性。结果表明:润滑脂表观黏度随剪切速率的增大逐渐减小,随锥板间隙的增大逐渐增大,随温度的升高逐渐下降,最后均趋于稳定值。润滑脂的平均摩擦因数和磨斑直径随速度的增大先增大后减小,随载荷的增大逐渐增大,随温度的升高先增大后减小。润滑脂的流变性能和摩擦磨损性能随速度、载荷、温度变化的趋势大体一致,表明锂基润滑脂流变性能与其摩擦磨损性能有一定的相关性,为进一步研究润滑脂流变性能与使用性能之间的关系打下了基础。
陈 涛 , 焦明华 , 田 明 , 张武军 , 尹延国 , 李晓静
2015, 40(1):37-40. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.01.008
摘要:将混合稀土氧化物分别以粉末和卤化物溶液的方式添加到PTFE材料中,制备几种含铅和聚酰亚胺(PI)改性无铅PTFE基三层复合材料,考察稀土氧化物PTFE基三层复合材料摩擦磨损性能的影响,并分析稀土的作用机制。结果表明:在PTFE三层复合材料配方中掺杂稀土元素,可以明显提高复合材料各组分之间的界面结合性能,有利于减少摩擦过程中界面龟纹的产生,保持摩擦表面的光洁平整性;采用稀土卤化物溶液改性PTFE材料时,稀土元素在PTFE材料中分布更均匀,对PTFE材料的改性效果更明显。
2015, 40(1):41-44. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.01.009
摘要:利用Instron5944型电子万能材料试验机和自制的关节轴承摩擦磨损试验机,研究磷酸酯偶联剂接枝改性处理衬垫对自润滑关节轴承黏接性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明:磷酸酯偶联剂接枝改性处理衬垫可以有效提高轴承衬垫的黏接性能;自润滑关节轴承的摩擦磨损性能与摆动频率呈现明显的相关性,摩擦因数和磨损量均随摆动频率的增大而减小,而摩擦温度随之升高;衬垫经改性处理的轴承摩擦因数、磨损量以及摩擦温升均明显降低,表明衬垫经改性处理后改善了自润滑关节轴承的摩擦学性能。
2015, 40(1):45-48. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.01.010
摘要:为了提高油田分层开采特别是非常规油气完井技术中使用的封隔器常规胶筒的密封性能,使其应力分布更均匀,通过在胶筒与中心管接触一侧的中间开设小圆槽,设计出几种具有不同半径小圆槽的异型胶筒。采用非线性有限元方法,利用ANSYS分析软件建立封隔器胶筒有限元模型,对比分析常规胶筒和异型胶筒的密封性能,并研究圆槽半径对封隔器密封性能的影响。结果表明:异型胶筒最大接触应力明显高于常规胶筒,且接触应力分布均匀,因此其密封性能高于常规胶筒;在一定范围内,圆槽半径对接触应力影响不大,但圆槽半径过大会降低封隔器的密封性,应根据现场实际情况来确定圆槽半径。
2015, 40(1):49-53. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.01.011
摘要:利用数值模拟方法研究具有微圆环状凹坑织构平面在往复运动下的摩擦学性能,分析微圆环深度、圆环内外半径及面积比等织构几何参数对摩擦性能的影响,并与典型的圆柱形织构单元进行对比研究。结果发现,深度相同时,摩擦因数随着圆环宽度的增加而减小,圆环宽度较大时,摩擦因数随织构深度的增加而减小;圆环状织构的动压效应随着圆环宽度的减小而减小;与圆柱状织构表面相比,相同面积比条件下的圆环状织构的摩擦因数更小,同时圆环状织构在吸纳细小磨屑方面也优于圆柱状织构。
2015, 40(1):54-57. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.01.012
摘要:以无碱玻璃纤维布作为基材,以浸渍有聚四氟乙烯的棉纤维布为表层,以环氧树脂为黏合剂,经热压制备聚四氟乙烯纤维基层压材料;采用MRH-03型高速环-块摩擦磨损试验机研究其在空气、纯水、海水介质中的摩擦学行为,利用扫描电镜观察并分析磨损表面的形貌及摩擦形式。结果表明,与基底材料相比,增加聚四氟乙烯棉纤维布后,材料的摩擦性能有明显的改善;加入水作为润滑介质后,由于水膜边界润滑的作用,特别是由于海水作为润滑介质时摩擦产生的淤泥状的Mg(OH)2和CaCO3的自润滑作用,摩擦因数和磨损率进一步减小。
韩 彬 , 鲁金忠 , 李传君 , 王志强 , 刘传刚 , 黄婉婉
2015, 40(1):58-62. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.01.013
摘要:研究原油高温热采工具O形橡胶密封圈在高温高压下的密封特性。借助于大型有限元分析软件ANSYS,建立O形橡胶密封圈及其边界的二维轴对称有限元模型,研究油压、装配间隙和摩擦因数对密封面最大接触应力、剪切应力和Von Mises应力的影响,并采用热应力耦合分析方法,分析温度对O形密封圈密封性能的影响。结果表明:摩擦因数对应力影响不大,而油压和装配间隙对应力影响很大,过大的装配间隙会造成O形橡胶密封圈最大接触应力下降和最大剪切应力上升,造成密封失效;当温度升高时,密封圈最大剪切应力和接触应力相应减小,而最大Von Mises应力明显减小,因此应使O 形密封圈在适当的温度下工作,以确保密封的可靠性。
2015, 40(1):63-66. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.01.014
摘要:基于全局Newton-Raphaon方法和柔度矩阵法对高功率密度柴油机连杆大头轴承的润滑性能进行数值摸拟;耦合求解Reynolds方程和弹性变形方程,比较弹性变形的连杆大头轴承与刚性轴承的轴心轨迹与压力分布。结果表明:将全局Newton-Raphaon方法与柔度矩阵法结合起来,对高功率密度内燃机连杆大头轴承的弹流润滑进行分析,解决了轴承偏心率大于1时弹流润滑计算难于收敛的问题; 考虑表面弹性变形的连杆大头轴承与刚性轴承相比,在最大气体爆发压力附近,油膜压力分布的形状和大小明显发生变化,特别是在轴承的两端处,油膜压力明显增加并接近轴承中间部分的压力。
董丽荣 , 宋 键 , 李长生 , 唐 华 , 于万秋 , 华 中
2015, 40(1):67-70. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.01.015
摘要:采用固相法合成SmBa2Cu3O7-δ(SmBaCuO),将不同质量分数银粉添加到SmBaCuO中,通过烧结制备Ag/SmBaCuO复合材料;通过XRD、金相显微镜、SEM、EDXA分析其结构和形貌,利用摩擦实验机测试其与钢配副时的摩擦学性能。结果表明:添加银后SmBaCuO结构没有改变,银分布在SmBaCuO基底中,增大了材料密度和韧性;Ag/SmBaCuO中银微粒在摩擦的过程中向对偶表面转移,起固体润滑剂的作用,降低了Ag/SmBaCuO的摩擦因数和磨损率。
2015, 40(1):71-75. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.01.016
摘要:以碳酸二甲酯(DMC)和月桂醇(C12H25OH)为原料,甲醇钠为催化剂,采用两步法高效制备碳酸二月桂酯(DDC)。采用红外光谱、质谱、氢谱及碳谱对反应产物结构进行表征,考察反应条件对产物的影响。结果表明,优化条件下,产品收率达89%以上,在100和40 ℃时的运动黏度分别为3.43和11.77 mm2/s,黏度指数为184,适合作为高黏度指数润滑剂基础油;与传统酯类油癸二酸二异辛酯相比,其具有更加优异的极压抗磨性。
2015, 40(1):76-80. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.01.017
摘要:针对弹性液压往复密封增效结构设计方法研究的不足,提出弹性往复密封的增效结构设计过程模型。通过对密封的使用工况分析,选择弹性密封的类型和材料;依据密封的操作运行参数,设计密封件的拉伸量、压缩率或过盈量、密封的间隙和精度;根据密封的增效形状设计准则和材料设计准则,在基型基础上进行密封截面的变形设计和密封的延寿组合设计。某液压缸活塞杆的密封结构设计实例验证了该方法的有效性。
2015, 40(1):81-85. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.01.018
摘要:针对水平井压缩式裸眼封隔器存在的密封性差、坐封力低、胶筒与井壁间存在间隙等问题,对其密封结构进行改进与优化,设计出一种凸球形隔环和凹球形胶筒组相结合的新型密封结构。运用ABAQUS软件模拟密封结构封隔器胶筒的坐封情况,获得胶筒组轴向接触压力的分布规律,并分析胶筒硬度和摩擦因数对接触压力的影响。结果表明:新型密封结构凸球形隔环在轴向压缩胶筒的同时也起径向压缩作用,提高了胶筒与井壁和中心管间的接触压力,增强了封隔器的密封性能;胶筒与井壁间的接触压力随着胶筒硬度和摩擦因数的增大而增大,但过大的摩擦因数会导致下胶筒接触压力明显减小,应选择硬度和摩擦因数合适的胶筒,从而保证封隔器的密封可靠性。
2015, 40(1):86-91. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.01.019
摘要:针对传动轴系动载荷变化难以准确用数学函数描述的问题,基于刚体动力学理论,综合考虑轴系刚性与弹性振动特性,提出近似求解动载荷的分析方法,建立轴系动载荷分析模型。通过分析现有油膜轴承试验装置中传动轴系的机械结构组成,推导传动轴系在启制动工况突变时的动载系数计算公式;根据传动轴系的结构参数,确定动载系数取值范围;同时给出该动载系数模型在工程应用中的典型形式。计算表明:轴系在启制动之前,相比没有静压润滑的情况,使用静压润滑的油膜轴承的动载系数相对较小,振动对其油膜稳定性的影响较小。
2015, 40(1):92-96. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.01.020
摘要:往复运动中的摩擦力信号往往是非平稳信号,采用经验模式分解法可以自适应地分解这些非线性、非平稳信号,合理地提取其信号特征。应用希尔伯特-黄变换方法,分析不同往复速度和载荷条件下往复运动产生的摩擦力信号,并提取时频段能量比及其标准差,研究其润滑状态特征。结果表明:通过希尔伯特-黄变换并结合能量比分析,可以很好地反映出往复运动过程中润滑状态的变化;在一定载荷下,随着往复速度的增加,摩擦力频率成分趋于平稳,能量比标准差则逐渐减小;在一定往复速度下,随着载荷的增加,润滑状态变差,消耗的能量随之增大,能量比标准差逐渐减小;和往复速度相比,载荷对摩擦力频率分布影响相对较小。
2015, 40(1):97-100. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.01.021
摘要:采用二聚脂肪酸和二乙醇胺合成一种二聚酸二乙醇胺盐,在四球摩擦磨损试验机上考察其在水性基础液中的摩擦学性能,用X射线光电子能谱仪(XPS)分析试验后钢球磨斑表面典型元素的化学状态。结果表明:该添加剂在水性基础液中具有优良的承载能力和抗磨减摩性能以及良好的液相防锈和抑制铜片腐蚀的性能;在摩擦过程中,磨斑表面形成了含氮的吸附膜和含Fe2O3的化学反应膜,二者协同作用使添加剂在摩擦过程中具有良好的抗磨减摩性能。
叶 锋 , 张文敬 , 袁 欣 , 崔晓莹 , 刘广宇 , 王庆瑞 , 吴新世
2015, 40(1):101-105. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.01.022
摘要:以蓖麻油基润滑油为例,研究润滑油在非单一因素作用下的降解实验方法。在润滑油生物降解因素基础上增加非生物降解因素——光照,来模拟润滑油在自然环境中的真实降解情况,建立非单一降解因素联合作用下润滑油的室内降解实验方法,运用红外光谱法检测润滑油降解后残余含量,确定润滑油降解率。结果表明:新方案得到的实验数据具有较好的稳定性和重复性,且与文献结果具有较好的一致性;新实验方案可以得到润滑油的光降解率,虽然光降解率相对较低,但光对润滑油的降解作用不能忽略。
2015, 40(1):106-109. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.01.023
摘要:分析1 000 MW水轮发电机小支柱双层塑料瓦推力轴承的热弹性流体动力润滑性能,并对推力轴承性能的计算结果和测量结果进行对比分析。分析结果表明,计算结果和实测的结果吻合。小支柱双层塑料瓦可有效地控制瓦的热弹变形,提高推力轴承性能。在780 MW溪洛渡机组上的应用表明,塑料瓦推力轴承可用于巨型水轮发电机组。
2015, 40(1):110-114. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.01.024
摘要:针对海洋油气开发特点,总结了水下井口系统用主要密封装置,介绍水下井口系统密封技术及装置发展现状,分析水下井口系统密封区别于常规密封的特点,总结水下井口系统密封的关键技术,得出海洋油气发展方向决定了金属密封技术是水下井口系统密封未来发展的主要趋势的结论,并指出相关行业标准的制订将推动水下密封技术的发展。
2015, 40(1):115-117. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.01.025
摘要:通过对某冷轧设备支撑辊轴承密封系统失效原因的分析,提出一种由防尘防垢密封、金属迷宫密封、骨架水封和骨架油封构成的组合密封方案,其中防尘防垢密封可防止外部乳化液、冷却水进入支撑辊;骨架水封与支撑环起到封油和防水、防切削液等进入的作用;骨架油封可有效防止密封内部油液的泄漏。改造后的密封系统密封效果良好,使用寿命大大延长。
林成钦 , 胡大樾 , 欧博明 , 何镜泉 , 肖 瑞 , 蒋腊生
2015, 40(1):118-124. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.01.026
摘要:液体润滑剂摩擦因数测定法(振子法)的测定过程操作和数据采集都极为繁琐。采用光电数据检测和处理方法,开发一种液体润滑剂摩擦因数自动测定仪,实现了检测过程的自动化。介绍液体润滑剂摩擦因数自动测定仪的结构及检测原理,采用该仪器评定基础油种类、黏度变化,稠化剂种类及抗磨添加剂对润滑脂摩擦因数的影响。结果表明,相对于四球法,自动化的振子法具有更高的灵敏性,测定的润滑脂的摩擦数据可比性很强,可用于润滑脂摩擦性能的比较和判断,更适用于润滑脂研发中的快速配方筛选。
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