2016, 41(11):1-5. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.11.001
摘要:当汽轮机转子存在偏心时,隔板汽封间隙内的汽流激振力将发生变化,影响汽轮机组的安全运行。采用计算流体动力学软件,分析转子偏心工况下,某300 MW汽轮机高压缸第二压力级隔板汽封内汽流激振力的变化规律。结果表明:密封的周向压力近似呈余弦规律分布;随着偏心距的增加,隔板汽封内周向压力差逐渐增大;汽封间隙不变时,正向力、切向力和合力皆随着偏心距的增加而增加;在不同汽封间隙下,当转子偏心距相同时,间隙越小汽流激振力就越大。
2016, 41(11):6-9. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.11.002
摘要:镁合金化学机械抛光(CMP)的材料去除与其工艺参数具有高度非线性的特点,难以采用精确的数学模型来描述。以遗传算法(GA)优化神经网络(NN)建模为基础,利用正交试验设计获取镁合金CMP材料去除样本数据和测试数据,建立镁合金CMP材料去除模型。该模型以抛光压力、抛光盘转速、抛光液流量和抛光时间为输入参数,以材料去除速率为输出目标。结果表明:GANN协同模型能够构建镁合金CMP工艺参数与材料去除速率的基本关系;其拟合度波动范围为93.22%~97.97%,大大高于NN模型的拟合度波动范围71.56%~93.56%,因而具有更优的预测能力,基本满足工程实际的需求。
肖光凯 , 章兰珠 , 王夫清 , 龚碧颖 , 许辉焱 , 励行根 , 励勇 , 杭建伟 , 蔡仁良
2016, 41(11):10-14. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.11.003
摘要:试验研究不同密度的石墨填料环的轴向力传递特性和压缩回弹性能;结合有限元数值模拟,研究不同密度的石墨填料环的侧压系数;通过试验研究不同密度的双层石墨填料环的密封特性。结果表明:侧压系数随着加载轴向力的增加而增加,密度对侧压系数的影响不明显;轴向力传递率随石墨填料环的密度增大而增大;石墨填料环的压缩率随着密度的增大而减小,回弹率随密度的增大而增大;不同密度的双层石墨填料环在目标轴向压力40 MPa下的泄漏率均低于设定值(10×10-6 Pa·m3/s),密度对泄漏率没有明显的影响。
2016, 41(11):15-19. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.11.004
摘要:辅助轴承主要用于承载高速跌落的转子,并在承受巨大冲击载荷时不会失效。为降低跌落时对辅助轴承的碰撞力,保护电磁轴承及转子系统,提出一种基于轴向缓冲垫圈的辅助轴承结构。结合清华大学核研院的10 MW高温气冷堆电磁轴承氦风机实验台架,基于有限元方法,对转子跌落时辅助轴承外圈添加和未加轴向缓冲垫圈时辅助轴承的结构特性以及受力情况进行仿真分析,得到碰撞力最大时刻结构的应力分布,从理论上验证了辅助轴承在跌落时的可靠性。结果表明:缓冲垫圈的加入可有效减小转子跌落对辅助轴承的碰撞力,对辅助轴承起到了一定的保护作用,为进行转子跌落实验及该结构的实际应用提供了重要参考。
2016, 41(11):20-25. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.11.005
摘要:建立波纹表面径向轴承的控制方程,并采用有限单元法进行求解;分析设计参数如波纹个数、偏心率、波幅比(波纹幅值与半径间隙的比值)和初始安装角度对波纹表面径向轴承静态性能的影响。研究结果表明:波纹个数对轴承承载力及偏位角的影响非常显著,在保证载荷作用于瓦上的情况下,小的波幅比(波幅比小于01)时轴承承载力随着波纹个数增加而减小;波形表面轴承在大多数情况下的承载力均大于其对应的圆轴承,但在初始安装角度小于20°和波幅比小于015时可能相反。在小的波幅比(波幅比小于01)时,承载力随着初始安装角度增加存在着极小值,而在大的波幅比下,承载力则呈先增大后减小的变化规律。
2016, 41(11):26-30. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.11.006
摘要:基于轮轨摩擦耦合自激振动导致钢轨波磨的观点,建立位于小半径曲线轨道上科隆蛋扣件和普通短轨枕交界区段的两轮对-钢轨-轨枕有限元模型,在小半径曲线上,轮轨间的蠕滑力通常达到饱和状态,其值等于法向力乘以动摩擦因数。采用ABAQUS软件研究轮轨系统的瞬态动力学过程,获得轮对通过该区段时钢轨表面的振动加速度和接触力的变化规律。通过结果分析可发现,在内轨和内轮上发生了严重的摩擦自激振动,从而产生了钢轨波磨;钢轨的振动在科隆蛋扣件区段比在普通短轨枕区段明显。
2016, 41(11):31-36. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.11.007
摘要:利用MRH-03型环-块摩擦磨损试验机研究不同碳纤维含量的聚醚砜酮(PPESK)基复合材料的摩擦磨损性能,讨论载荷、速度及润滑介质对质量分数10%碳纤维增强复合材料摩擦磨损性能的影响,并用SEM观察材料的断面形貌和磨损表面形貌。结果表明:适量碳纤维的加入可以明显提高材料的摩擦磨损性能,并使得复合材料干摩擦条件下的磨损机制由严重的磨粒磨损和黏着磨损转变为黏着磨损和轻微的磨粒磨损。以质量分数10%碳纤维增强的复合材料为例,随着载荷的增加复合材料在干摩擦条件下的摩擦因数降低,而磨损率先降低后增加,在高滑动速度下复合材料的摩擦因数降低而磨损率增加;而海水润滑介质的加入大大降低了材料的摩擦因数和磨损率,并使得复合材料的磨损机制由干摩擦条件下的黏着磨损和轻微的磨粒磨损转变为轻微的磨粒磨损。
2016, 41(11):37-41. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.11.008
摘要:采用往复摩擦实验研究高压气体密封条件下橡胶O形圈的摩擦性能,分析密封压力大于3 MPa条件下密封压力、压缩率和橡胶材料对O形圈往复运动摩擦性能的影响规律。结果表明:高压条件下O形圈所呈现的摩擦力-位移时变曲线特征与低压条件相同,且黏滞特性明显。高压条件下随着密封压力的增加,丁腈橡胶O形圈最大摩擦力和滑动摩擦力呈线性增长,与低压下最大摩擦力存在极大值和滑动摩擦力趋于稳定不同;高压条件下丁腈橡胶O形圈的最大摩擦力与压缩率呈非线性关系,最大摩擦力存在极大值,与低压下最大摩擦力随压缩率的增大而增大不同;与丁腈橡胶材料不同,三元乙丙橡胶、硅橡胶和氟橡胶的摩擦力随密封压力的增加而逐步增加并趋于平稳,且摩擦力小于丁腈橡胶。
王庆瑞 , 叶锋 , 崔晓莹 , 孟祥云 , 刘志伟 , 何良年
2016, 41(11):45-49. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.11.012
摘要:以碳酸二甲酯(DMC)和异十六醇(C16H33OH)为原料,甲醇钠为催化剂,采取两步反应法高效制备碳酸二异十六酯(DHC)。采用傅里叶红外光谱仪、质谱仪及核磁共振仪对反应产物进行结构表征,并初步研究其作为润滑剂基础油的热氧化安定性、理化性质及润滑性能。表征结果证明制备的产物为碳酸二异十六酯,优化条件下的收率高达90%。制备的DHC具有适宜的黏度、优异的热氧化安定性,倾点低于-60 ℃,且具有与癸二酸二异辛酯(DOS)相同的润滑性,适合作为高黏度指数、低温润滑剂基础油。
2016, 41(11):45-49. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.11.010
摘要:以轧机油膜轴承为研究对象,建立油水两相流的弹流润滑模型,利用多重网格法及Fortran程序分析表面波纹度对轧机油膜轴承润滑性能的影响。结果表明:表面波纹度对轧机油膜轴承润滑性能的影响不可忽略,并且是不利的;考虑波纹度后,接触中心区产生明显的波动现象,最大压力增大,最小膜厚减小,润滑性能减弱;随着表面波纹度幅值和波长的增加,接触区波动幅度更加显著;在一定范围内随着油水两相流体中含水量的增加,压力增大,膜厚增加,润滑能力增强。
2016, 41(11):50-54. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.11.011
摘要:为改善Ti6Al4V表面的生物摩擦学性能,把不同能量与剂量的Ni+注入到Ti6Al4V表面以形成表面改性层。用Nano Indenter Ⅱ型纳米显微力学探针测定表面改性层的纳米硬度,在MRTR多功能摩擦磨损试验机上以ZrO2球/改性层为摩擦副,以透明质酸钠溶液润滑剂在室温下进行生物摩擦学实验,使用S3000N扫描电子显微镜观察生物摩擦学试验后试样的磨痕形貌并分析磨损机制。结果表明:Ni+注入Ti6Al4V表面的形成相为Ti2Ni;随着注入能量和剂量增加,改性层中Ti2Ni的质量分数增加,改性层的纳米硬度增加,摩擦因数下降,且磨损出现不同程度的减轻;注入能量增加比剂量增加更有利于提高改性层的生物摩擦学性能。
2016, 41(11):60-64. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.11.013
摘要:通过建立伺服阀滑阀的阀腔与配合间隙中液压油的二维流场模型,利用Fluent中欧拉多相流模型对流场进行数值计算,分析颗粒杂质在阀腔与配合间隙的分布特点和规律。结果表明:配合间隙内颗粒分布与速度场一致,在流速较高处颗粒含量也较高,同时颗粒在漩涡中心分布较少,在漩涡边缘较多;配合间隙内颗粒体积分数随颗粒物密度和直径的增大而增大;间隙两端压差变化时,内部固相体积分数基本不变;间隙内固相体积分数随间隙长度的增加先增大后减小。
2016, 41(11):65-70. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.11.014
摘要:基于Hertz接触理论,对联合载荷作用下滚子-滚道进行接触分析,同时基于弹流润滑理论,建立风电主轴承润滑状态理论分析模型;以某型兆瓦级风电主轴承为例,采用该模型研究其极限工况下滚子-滚道接触载荷和接触应力分布、最大受载滚子沿素线方向的接触应力和接触载荷分布以及滚子-滚道接触处平均速度,并分析其在极限载荷工况下的润滑状态。结果表明:由于滚子端部应力集中,油膜沿素线呈现两端薄、中部厚特征;滚子-滚道沿素线油膜厚度与接触表面粗糙度处于同一数量级,接触表面质量对润滑状态有重要影响;改善轴承的润滑状态可从轴承结构、润滑参数及加工质量等方面入手。
李文静 , 沈明学〓 , 彭旭东〓 , 励行根〓 , 郑劲松〓 , 王玉明
2016, 41(11):71-77. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.11.015
摘要:为研究核电站上赋能型金属C形环的内置弹簧圈的结构参数对密封性能的影响,建立C形环三维弹塑性有限元分析模型,通过实验验证该理论模型的可靠性,并分析弹簧结构参数(包括簧圈节距、簧丝线径和弹簧中径等)对C形环力学行为和密封性能的影响。结果表明:对于百万千瓦级核反应堆压力容器用金属C形密封,其簧圈节距、簧丝线径和弹簧中径分别控制在1.9~2.0 mm、1.7~1.8 mm和8.3~10.7 mm范围内时可保证C形环具有较好的密封性能;气密性实验验证上述结果的正确性,同时C形环压缩变形后密封面较平整,表层无裂纹、局部脱落或起皮等不良现象,满足工程使用要求。
2016, 41(11):78-82. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.11.016
摘要:利用MCF10耐海水腐蚀摩擦磨损试验机考察不同含量碳纤维(CF)增强的聚酰亚胺(PI)聚合物在海水润滑条件下的摩擦磨损性能,并利用扫描电子显微镜(SEM)观察磨损表面形貌,分析材料磨损机制。结果显示,CF填料能够有效地提高PI在海水中的耐磨性,其耐磨性能随着CF添加量的增加先上升后下降,当CF体积分数为20%时,PI复合材料的抗磨性能最好,这是因为耐磨性好的CF承担了摩擦过程中的大部分载荷,抑制了PI的磨损;CF的加入增强了PI复合材料对对偶面的刮擦和犁耕作用,导致摩擦因数升高并出现较大幅度的振荡,不同CF添加量的PI复合材料的摩擦因数差不大;纯PI的磨损主要表现为黏着磨损和机械犁耕,CF增强PI的磨损主要是基体的磨粒磨损和填料的磨平和折断。
2016, 41(11):83-88. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.11.017
摘要:基于固液两相流理论,研究在润滑油中悬浮颗粒和空穴现象同时作用下,静压滑动轴承油膜的承载能力变化,得到油膜在固体颗粒和空穴现象作用下的压力分布,并分析颗粒含量与气体溶解率变化对单油孔以及双油孔供油时低速重载滑动轴承油膜承载能力的影响。计算结果表明,增加润滑油中固体颗粒的含量可以提高油膜承载能力,在一定固体颗粒含量下,增加固体颗粒直径也可以提高油膜承载能力,但需同时考虑固体颗粒对流动稳定性的影响;在控制空穴饱和压力一定的情况下,油膜压力场随气体容积率变化很小。
2016, 41(11):89-93. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.11.018
摘要:针对常规封隔器存在的接触应力分布不均匀、胶筒密封不实等问题,提出一种双向压缩式封隔器。该封隔器采用组合结构胶筒的形式,并采用在胶筒两侧同时对向均匀压缩的新型加载方式。采用ANSYS软件建立双向压缩封隔器胶筒有限元模型,研究分析该新型封隔器的密封性能,并与常规封隔器进行比较。结果表明:双向压缩式封隔器胶筒平均接触应力明显高于常规胶筒(高20%左右),接触区域更大,接触区域上的接触应力分布更均匀,胶筒的变形稳定,密封性能更好。
2016, 41(11):94-99. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.11.019
摘要:为在核电站乏燃料池中工作的水下焊接机器人设计一套双目视觉系统,介绍该系统的组成及各组成部分之间如何连接并协同完成双目视觉的图像采集工作。根据实际工作需求,设计适合水下工作环境的水下摄像机和水下光源,介绍摄像机和光源的选型、结构和密封方法。设计用于安装固定摄像机和光源的水下云台的结构与动密封,云台可以进行左右摇摆和上下俯仰运动。实际应用证明这套系统工作稳定、操作方便、反应迅速,可以获得清晰的水下实时图像。
2016, 41(11):100-104. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.11.020
摘要:为了有效降低大位移井钻探过程中的摩阻扭矩高、拖压严重等难题,同时满足地质录井和环保要求,通过筛选适合的合成基础油、添加剂及乳化剂,研制一种阳离子合成水基高效润滑剂。筛选的极压添加剂在地层和钻具表面可通过吸附及化学反应形成吸附膜和化学反应膜;筛选的阳离子表面活性剂作为乳化剂,增强了水溶性的同时,通过正电吸附增强了润滑剂的吸附性。测试结果表明:制备的润滑剂荧光级别在4级以下;与钻井液充分配伍后可使泥饼摩阻系数降低74%,扭矩降低10%,极压润滑系数降低75%。四球机测试结果表明,高负荷下该润滑剂油膜强度大,极压润滑持效性强,满足了大位移井抗极压性、抗磨损要求。
2016, 41(11):105-111. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.11.021
摘要:根据船用柴油机油的性能要求,通过开展基础油及各功能添加剂等对油品抗水、分水性能的影响研究,以及清净分散剂、抗氧抗磨剂等添加剂对油品高温清净性、烟炱分散性、抗磨损性及抗氧抗腐蚀性的影响研究,提出一种新型船用柴油机油配方方案。综合评定试验结果表明,研制的船用柴油机油具有优异的理化性能和良好的分散性、抗氧抗腐蚀性、抗磨性能和清净性能,并通过了FZG齿轮试验机试验和发动机台架试验。
2016, 41(11):112-116. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.11.022
摘要:按照ASTM D6973标准建立新Vickers 35VQ25A液压油试验台架及评定方法,通过试验考察该试验台架对油品的区分性及试验的重复性。结果表明,建立的Vickers 35VQ25A试验台架各参数满足ASTM D6973标准,与标准的Vickers 35VQ25A台架有很好的对应性;该台架对不同的油样具有较好的区分性,且试验具有良好的重复性,可用于高压抗磨液压油的评定。
郭智威 , 袁成清 , 〓 , 刘爱学〓 , 姜松 , 〓 , 陶威
2016, 41(11):124-128. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.11.024
摘要:水润滑尾轴承是船舶推进系统的重要支撑部件,其性能的优劣对船舶航行的快速性、安全性、隐蔽性、经济性等有着重要的影响。但是水润滑尾轴承在低速工作状态下难以保证其良好的润滑性和平稳性。从仿生学的角度,介绍仿生结构的应用现状。重点分析铁犁木的成分与表面微结构,探索其自润滑机制。初步制备基于铁犁木性能的仿生材料并进行简单的性能分析,以期在改善水润滑尾轴承的性能方面有更进一步的突破,为水润滑尾轴承的减磨以及润滑性能提升设计提供思路。
2016, 41(11):129-132. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.11.025
摘要:制定海上平台柴油机监测方案,通过对海上平台柴油机连续5年的监测与故障分析,在将近30%的监测样品中发现柴油机和所用油品的潜在故障,获得柴油机的主要故障特征,包括油液清净能力下降、柴油机进水、柴油机轴瓦异常磨损等故障,结合现场的设备运行维护情况,提出综合处理建议措施,包括现场正确换油用油、改善柴油机防水防尘密封、增加故障机组的监测频率等。
2016, 41(11):133-136. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.11.026
摘要:针对传统密封方法在浇注光弹性模型时容易导致浇注液泄漏和模型尺寸误差大的问题,提出一种新的硅橡胶阴模密封方法。该方法采用与阴模相同的密封材料和固化工艺进行密封。齿轮光弹性模型的浇注实例表明,相同材料和固化工艺的采用使密封层与阴模成为一个整体,在不同温度和气压环境下均不会出现分离,有效避免了浇注液的渗漏;密封层厚度为阴模壁体最薄处的05~15倍,紧固力小,使模型各方向收缩膨胀均匀,降低了模型的附加变形。采用新密封方法浇注得到的光弹性模型无缺料现象,制造的齿轮内圆直径和高度的最大误差均小于2%,模型尺寸精度满足光弹性试验要求。
2016, 41(11):137-140. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.11.027
摘要:通过对某核电站转动机械设备润滑油品优化的研究,总结出一套适用于核电站转动机械设备的润滑油品优化方法。该方法实现润滑油品优化实施的流程化、润滑油品优化实验的科学化和润滑油品优化技术论证要求的整体性。将该方法应用于某新建核电站,大大减少了润滑油品种类和牌号,从而有效降低润滑油品的采购和贮存成本,提高电站润滑油品管理的规范化水平。
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