2015, 40(5):1-4. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.001
摘要:以具有深浅腔的动静压轴承为研究对象,基于GAMBIT对油膜进行网格划分并建立三维有限元模型,编写纳入Reynolds边界条件和实现偏位角迭代的UDF程序。通过FLUENT仿真得到该动静压轴承不同工况下油膜的温度场分布,计算和分析表明油膜温升随主轴转速和偏心率的增加而迅速提高,且转速增大,温度峰值沿轴颈旋转方向逐渐后移。搭建实验台并测量试验轴承不同位置的温度,并与FLUENT计算结果进行对比,结果趋势一致。
2015, 40(5):5-10. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.002
摘要:以冲压线用大型Y形圈为分析对象,基于Ansys有限元软件的概率设计系统(PDS)模块,以密封件的主要尺寸、介质压力、摩擦因数作为随机输入变量,以最大接触压力和最大剪切应力作为响应量,计算出响应量的概率分布,通过应力强度干涉模型算出密封件可靠度和灵敏度,验证了密封圈的可靠性,同时找出了可靠性较敏感的主要参数。灵敏度分析结果中发现,Y形密封圈唇开口宽度、唇口长度和摩擦因数对密封圈的最大接触压力影响比较大,唇口长度对密封圈最大剪切应力的影响很大,在设计和生产时应注意这些参数的控制。
2015, 40(5):11-15. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.003
摘要:研究矿车盘式制动器耦合场的分布规律。采用温度场与应力场直接耦合方法,根据矿车制动摩擦副的实际尺寸及热传导的原理,建立摩擦副三维瞬态热-结构耦合的有限元模型,对制动器在紧急制动工况下进行数值模拟。结果表明,耦合场下制动盘温度场、应力场都呈现带状分布,温度与应力的最大值出现在摩擦盘与摩擦片接触挤压处,且应力最大值的出现稍滞后于温度最大值,这说明了二者之间具有耦合特性; 摩擦副径向、轴向具有较大的温度分布梯度,因此会产生较大的热应力,对制动器摩擦副材料造成热冲击和热疲劳,严重时可能会导致制动盘出现裂纹。
2015, 40(5):16-21. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.004
摘要:目前动车组轮广泛采用的经济型镟修法,镟修后车轮并没有达到标准车轮轮缘厚度。为探究经济镟修型面对轮轨匹配性能产生的影响,为车轮维修策略的制定提供理论依据,对比分析标准车轮型面和新镟修的不同轮缘厚度车轮型面的静态匹配特性与动力学性能。结果表明:目前镟修方法得到的薄轮缘镟修型面有利于提高车辆的直线运行临界速度,但其他动力学性能指标略有下降;在通过不同半径曲线时,各型面曲线通过性能相差不大,小半径曲线工况下,各型面轮缘均与钢轨贴靠;通过大半径曲线时,在较大横移激扰下薄轮缘型面存在失稳的风险,从而造成较大的轮轨横移量及轮轴横向力,使轮缘与钢轨贴靠现象严重,造成严重的轮缘磨耗。
2015, 40(5):22-25. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.005
摘要:在全膜润滑和有限供油润滑条件下,利用面接触润滑油膜测量系统对不同滑块倾角下的油膜厚度进行测量。结果表明,在全膜润滑条件下,随倾角的增大膜厚表现为先上升再下降的趋势;当膜厚较高时,最高油膜承载力对应的收敛比接近理论值;当膜厚降至亚微米量级时,最高承载力对应的收敛比增加,与经典理论不符。而在有限供油条件下,随速度增加油膜厚度先增大后基本保持不变;随倾角变化,油膜厚度变化与全膜润滑相近。
2015, 40(5):26-30. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.006
摘要:以羰基铁粉为磁性颗粒,SiO2为触变剂,油酸、硬脂酸、月桂酸、二聚酸、聚丙烯酸分别作为表面活性剂,制备硅油基磁流变液;采用MMW-1P型多功能摩擦磨损试验机考察表面活性剂对磁流变液摩擦磨损性能的影响,采用扫描电子显微镜观察钢球磨痕表面形貌,分析硅油基磁流变液的摩擦机制。实验结果表明,羧酸基类表面活性剂的加入增加磁流变液的黏度,影响其摩擦学性能, 但磁流变液的磨损机制仍为典型的三体磨粒磨损。研究的5种表面活性剂中,硬脂酸、月桂酸减摩抗磨效果较好。
2015, 40(5):31-36. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.007
摘要:多路阀阀芯间隙的卡紧现象是工程机械液压控制系统中的常见故障之一。为减小卡紧力,提高多路阀换向的准确性和可靠性,以多路阀阀芯为研究对象,建立基于平均流量雷诺方程的数学模型以及阀芯阀体表面粗糙峰接触模型,并应用有限体积法对其进行离散求解,探讨均压槽数量对阀芯径向卡紧力及阀体表面粗糙度对阀芯内泄漏量和摩擦力的影响。结果表明:增加均压槽数量可降低阀芯所受径向卡紧力;随着阀体表面粗糙度值的增大,内泄漏量及黏性摩擦力减小,但粗糙峰摩擦力显著增大。
2015, 40(5):37-41. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.008
摘要:研究摩擦因数、挤压速度和挤压锥角对模具型腔表面温升的影响,可以指导模具设计,同时为建立挤压成形过程中接触表面的温升模型奠定基础。考虑挤压成形过程中坯料的塑性变形和坯料与模具之间的剧烈摩擦与挤压模具型腔表面温升之间相互影响的工作特点,基于弹塑性力学、传热学和有限变形理论,建立挤压成形热力耦合弹塑性有限元分析模型。采用MARC软件对该模型进行热力耦合分析,研究摩擦因数、挤压速度和挤压锥角与模具型腔表面温升的关系。分析结果表明:锥角一定时,摩擦因数从0到0.1逐渐增大时,模具型腔温升随挤压速度的增加是先减小后不变再增加;挤压速度恒定时,温升随摩擦因数和锥角的增加而升高;固定摩擦因数时,挤压速度和锥角增大时,温升也增加。
2015, 40(5):42-46. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.009
摘要:对高压水介质往复滑动密封的密封特性进行分析。基于ANSYS/LS-DYNA软件建立U型橡胶往复滑动密封结构的有限元模型,确定Mooney-Rivlin橡胶材料模型和广义拉格朗日乘子接触算法,实现往复密封结构的三维非线性接触动力学仿真,并分析水介质压力、滑动杆运动方向及速度、接触摩擦因数等因素对密封特性的影响。结果表明:往复密封结构的应力集中于密封圈的沟槽、内唇口及底孔周边,滑动杆正向运动时速度和摩擦因数对密封接触特性的影响不大,而反向运动速度对密封接触应力的影响显著,密封失效发生在此阶段。
2015, 40(5):47-51. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.010
摘要:以径向浮环动静压轴承为研究对象,将浮环质量考虑在内,建立轴颈和浮环的动力学方程;用Routh-Hurwitz准则推导径向浮环轴承的稳定性判据;用差分法计算某结构高速径向浮环动静压轴承的刚度系数和阻尼系数,得到不同偏心率下的失稳转速,并探讨浮环质量对轴承稳定性的影响。结果表明:浮环质量对轴承稳定性有一定影响,且影响随浮环质量与转子质量的比值增大而增大;考虑浮环质量会使得相应的失稳转速有所降低,且降低幅度随偏心率先增大后减小。
2015, 40(5):52-57. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.011
摘要:高斯分布粗糙度函数相比余弦粗糙度函数,能更贴近地描述跑合前齿面粗糙轮廓曲线幅度分布。研究高斯分布的齿面粗糙度对齿轮跑合过程中轮齿间油膜压力和膜厚的影响,探讨瞬态效应对轮齿润滑的影响,利用多重网格技术求得齿轮瞬态微弹流润滑的完全数值解。结果表明:采用高斯分布粗糙度时油膜压力变化明显,更符合啮合点出现粗糙峰而形成的轻微冲击对轮齿间油膜的影响,而采用余弦粗糙度时油膜压力则变化相对比较缓和;采用高斯分布粗糙度的最大油膜压力明显大于采用余弦粗糙度的最大油膜压力,故按照余弦粗糙度计算的最大油膜压力与实际最大油膜压力可能有较大偏差。
姚雪松 , 吴 磊 , 王衡禹 , 温泽峰 , 刘启跃 , 金学松
2015, 40(5):58-63. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.012
摘要:通过对轨顶涂覆摩擦改进剂对轮轨黏着特性影响的分析,发现摩擦改进剂不仅会改变轨面摩擦因数,并且会改变Kalker权重系数,这与通常认为的摩擦改进剂只改变摩擦因数不同。考虑摩擦改进剂对摩擦因数和Kalker权重系数的影响,研究货车车辆在轨顶涂覆摩擦改进剂的轨道上运行时的动力学性能。利用SIMPACK软件包建立货车车辆模型,包括车体、摇枕、侧架、轴箱、轮对等部件,分析车辆在轨顶涂覆摩擦改进剂的轨道上直线和曲线运行时的平稳性和安全性。计算结果表明,摩擦改进剂可以明显改善车体的横向平稳性,而对车体的垂向平稳性影响较小;摩擦改进剂会使车辆的脱轨系数和轮重减载率小幅增加,但是均小于国标规定的安全限值,不会影响行车安全。
2015, 40(5):64-67. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.013
摘要:采用紫外激光在GCr15圆盘试样表面加工出具有不同参数的部分沟槽,在HT-1000高温摩擦磨损试验机上,研究边界润滑状态下,不同载荷和速度下沟槽部分织构率和面积率对摩擦因数的影响。结果表明:在轻载下,随着部分织构率的增加,摩擦因数呈现先减小后增大的趋势,随着面积率的增加,摩擦因数呈现先增大后减小的趋势;部分沟槽表面织构在低速轻载下具有较好的减摩效果,但在高速重载下有增摩的现象。
2015, 40(5):68-71. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.014
摘要:采用正交试验方案,研究微量油膜附水滴切削(Oils on Water,OoW)时工件表面粗糙度的变化规律,并与干切削进行比较。通过对试验数据进行多元线性回归处理,建立适用于奥氏体不锈钢OoW切削时的表面粗糙度经验公式。方差分析显示,线性关系高度显著。试验结果表明:在采用较高切削速度、较低进给量、较大背吃刀量时,OoW切削较干切削能获得更理想的表面粗糙度;在相同切削效率的情况下,OoW切削所获取的工件表面粗糙度更低。
2015, 40(5):72-78. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.015
摘要:以双向流固耦合理论为基础,运用CFD技术对某蓄能机组推力轴承进行数值模拟,研究瓦面位置参数及材料对轴承润滑性能的影响。结果表明, 瓦面倾角增大,油膜压力及承载增加,且压力中心区沿镜板旋转方向及瓦面径向外侧偏移;油膜间隙减小,压力及承载均增加。弹性模量减小,轴瓦压力梯度变缓,且压力极值中心向瓦侧边缘移动,因而适当降低轴瓦弹性模量,能够有效减少瓦面高压集中区域,提高轴承使用寿命。
2015, 40(5):79-83. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.016
摘要:在M2000摩擦磨损试验机上,研究以煤矸石为磨料时热轧高锰钢Mn13冲滚耦合的磨料磨损性能,利用XRD和SEM分析其组织转变及磨损机制。实验结果表明,在较高冲滚载荷下,热轧Mn13钢表现出更好的抗冲滚磨料磨损性能;冲滚磨料磨损表面存在一定厚度的硬化层,且随冲滚载荷的增加,磨损面硬度增加,硬化层厚度增大,形变孪晶和马氏体相变是其加工硬化和耐磨损性能改善的主要原因;低载荷冲击时,磨损机制主要表现为凿削磨损并伴随犁沟切削磨损,较高载荷冲击时,磨损机制凿削磨损和犁沟划伤过渡到疲劳剥落和凿削磨损。
2015, 40(5):84-88. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.017
摘要:以某型号矿用排水泵入口段口环密封为研究对象,采用数值仿真方法,研究排水泵迷宫密封内部流动特征,分析迷宫密封结构尺寸与形状对其泄漏量的影响。结果表明:迷宫的间隙尺寸对密封性能的影响最大,间隙宽度和节流齿宽度的变化将导致泄漏量的大幅变化;相比直齿结构迷宫密封,异形齿结构有利于湍流充分发展,从而可以提高密封性能;通过分析复杂迷宫密封的内部流场,得到适用于排水泵的优化的迷宫密封结构。
2015, 40(5):89-93. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.018
摘要:针对国内高压大型天然气过滤器快开盲板用C形橡胶密封圈,利用ABAQUS建立其有限元模型,分析密封槽宽度、内压、初始密封间隙、材料硬度、槽口倒角半径、钢圈直径对其性能的影响,得到这些参数的合理取值范围。结果表明:材料硬度对密封圈密封性能的影响较小,密封槽宽度对密封可靠度有一定影响,随密封槽宽度增加,最大接触压力呈下降趋势,密封可靠度有所降低;随着内压的增加,最大接触压力与内压的差值呈增大趋势,密封可靠性增加;随初始密封间隙增加,应力增加,密封可靠度有所降低;密封槽口倒角半径对密封圈剪切破坏的影响较大,倒角半径增大密封圈发生局部剪切破坏的可能性增大;钢圈直径对C形橡胶圈应力应变影响较大,钢圈直径增大,剪切应力呈减小趋势。
2015, 40(5):94-97. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.019
摘要:采用7种不同磨粒含量标准油样,通过选择合理的特征元素、测试参数和元素测试组合方案,按照0~1×10-4、1×10-4~5×10-4两种磨粒质量分数范围,分段建立包含标准曲线、分析流程的润滑油中磨粒的EDXRF光谱测试方法。应用建立的测试方法,对某柴油机润滑油进行跟踪监测,验证该方法的跟踪监测能力;以26个同型设备油样为对象,对该方法与原子发射光谱、PQ铁磁性颗粒分析仪分析结果进行比较。结果表明,建立的润滑油EDXRF光谱测试方法能够有效地监测润滑油中的磨损颗粒,特别是针对大的磨损颗粒有着特殊的优势。
2015, 40(5):98-103. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.020
摘要:采用三峡升船机齿条性能评定试验装置,研究低速重载、频繁换向条件下开式齿轮齿条的润滑状态。对开式齿轮齿条油膜厚度计算模型中润滑油的压黏系数进行修正以适用高黏度润滑油,利用油膜厚度准则对开式齿轮齿条的润滑状态进行分析。结果表明,采用油膜厚度准则能相对准确地判断低速重载开式齿轮齿条传动的润滑状态;转速、载荷对润滑状态有很大的影响,齿轮齿条换向时,润滑状况相对恶劣,易磨损、胶合,应尽量减小载荷和齿面粗糙度,增大润滑油黏度。
2015, 40(5):104-107. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.021
摘要:采用数值方法对高刚度卧式空气静压主轴进行优化设计,并通过实验进行验证。通过数学变换,将气体润滑Reynolds方程的一般形式变换成标准的椭圆型偏微分方程形式,再以MATLAB软件中的PDE工具箱为求解器,编制迭代计算程序,实现空气静压主轴的静态性能计算。分析结构参数对主轴性能的影响,得到最优的主轴结构参数;通过实验测试了优化后主轴的轴向和径向刚度,实验结果验证仿真方法的准确性。
2015, 40(5):113-117. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.023
摘要:研究不同结构含磷极压剂对冲压加工摩擦磨损性能的影响。使用SRV试验机和ERICHSEN金属板材成型试验机,并结合添加剂分子的热失重分析,对不同结构含磷极压剂在冲压加工过程的润滑性能进行研究。结果表明,热分解温度较低的亚磷酸酯类极压剂能够极大地提高油品的埃里克森杯凸值(IE值),可有效地提高冲压油的润滑性能。但随温度升高,亚磷酸酯类极压剂易出现摩擦因数“突增”现象,可通过添加剂的适当复配,避免润滑油出现摩擦因数的“突增”。
2015, 40(5):118-120. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.024
摘要:针对传统旋转接头工作转速低、适应工况范围小,且在高压力下,密封装置易被腐蚀、密封不可靠、使用寿命短等缺陷,对其整体结构进行重新设计。设计的旋转接头结构采用组合密封结构,保证旋转接头结构能在高压力、高转速的工况下平稳运行;将O型密封圈设计在接头最前端,防止介质与轴承等零件接触造成的腐蚀;采用自润滑滑动轴承与平面滚动轴承相结合的方式,解决零件因受摩擦力和受压后推力产生的卡涩现象; 采用PTFE密封材料,延长旋转接头的使用寿命。
2015, 40(5):121-124. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.025
摘要:重载汽车驾驶室翻转系统手摇泵的换向芯轴与其配合孔接触面较长,采用的O型橡胶密封圈密封结构泄漏严重,其换向芯轴与配合孔的制造难度也大。提出采用耐磨垫与O型橡胶密封圈的换向芯轴通油孔组合密封方案,对耐磨垫与O型橡胶密封圈进行选型和结构设计。经实际生产和使用验证,采用新的组合密封方案既解决了手摇泵的泄漏问题,同时大大降低了换向芯轴与配合孔的制造难度。
2015, 40(5):125-128. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.026
摘要:为满足修井和带压作业用防喷器需密封多种规格钻具,频繁更换胶芯以及过油管和油管接箍的要求,研制快卸式筒形防喷器。该防喷器采用锁块式连接,内外复合胶芯结构。应用非线性有限元方法,分析胶芯的密封性能以及胶芯接触压力与液控压力和胶芯厚度的关系。试验测试和现场应用表明,该防喷器具有体积小、开关迅速、液压流量小、更换胶芯方便快捷、密封范围大、密封安全可靠的优点,具有广泛的市场应用前景。
2015, 40(5):129-132. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.027
摘要:为加强对东深供水沿线泵站机组设备的管理,建立以油液监测为核心的设备润滑管理体系。油液监测技术为沿线泵站机组设备的管理提供了有效的手段,同时在机组设备的故障诊断、延长换油周期、降低维修费用等方面发挥了重要作用,为东深供水设备的安全可靠运行提供了重要的保障。
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