2016, 41(5):1-5. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.05.001
摘要:建立双渐开线齿轮有限元模型,分析齿面摩擦力对接触应力的影响,并与渐开线齿轮进行对比。结果表明:相同摩擦状态下,双渐开线齿轮与渐开线齿轮的最大等效接触应力的数值差别不大,但接触应力分布不同,渐开线齿轮节点附近接触应力比较高,双渐开线齿轮节点以下靠近齿根处接触应力比较高;齿面摩擦力对接触应力分布的影响不大,但对接触应力数值的影响很大,因此在进行接触应力分析时,必须考虑齿面摩擦力的影响;通过改变齿面间的润滑条件,减小齿面摩擦力,是提高齿轮抗点蚀能力和接触疲劳寿命的有效方法。
2016, 41(5):6-9. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.05.002
摘要:采用具有600 nm周期的一维硅光栅来表示等高粗糙表面,研究AFM的测试参数对等高粗糙表面的黏着影响。实验所使用的探针为平头探针(PL2 CONTR10,Nanosensors),其针尖直径为2 μm,实验分别在空气中以及干燥环境下进行,通过力曲线的测量,计算出黏着力的平均值以及标准差。结果表明:载荷与停留时间会引起黏着力的略微增大或减小,但总体影响不是很大;在空气中,随着退针速率加快,黏着力先表现出先增大然后减小的趋势;而在干燥环境下,黏着力随着退针速率的加快逐渐减小。
杨文静 , 郝木明〓 , 李振涛〓 , 任宝杰〓 , 王选盈〓 , 王冲
2016, 41(5):10-15. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.05.003
摘要:研究离心力对高速气膜密封动环变形的影响。利用ANSYS121计算高速工况下气膜密封动环在考虑离心力与忽略离心力2种情况下的力变形及热力耦合变形,对比2种情况下动环的总变形值、端面轴向变形以及端面锥度等。结果表明:忽略离心作用时动环力变形和热力耦合变形数值偏小,误差为1648%~3753%;离心作用对动环端面轴向变形的影响在外径侧更为明显,同时使动环端面的平均径向锥度由发散的负锥度变为收敛的正锥度;忽略离心作用时端面变形误差沿径向增大,且随转速增加而增大;在高速工况下动环力变形及热力耦合变形的计算中,离心作用不容忽略。
2016, 41(5):16-22. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.05.004
摘要:在试验数据的基础上利用数值分析方法研究车轮试件近表层的硬化规律,提出以硬化率、硬化层厚度和曲率半径函数面积为指标的集合来描述试件近表层的硬化规律,分析不同车轮材料近表层表现出不同硬化规律的原因。结果表明,车轮试件近表层硬度值随深度的分布规律与某个指数函数的曲线非常接近,故将该函数作为其硬化规律的经验公式;提出的硬化指标集能有效地评价试件近表层硬化程度的强弱和硬化规律;在磨损和硬化作用的共同作用下,车轮材料含碳量的不同使其近表层表现出不同的硬化规律。
2016, 41(5):23-26. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.05.005
摘要:采用无限短近似简化Reynolds方程,对飞龙、赛龙及聚四氟乙烯3种新型水润滑径向轴承进行流体润滑的数值分析,探讨载荷和转速对3种轴承的偏心率和偏位角的影响。结果表明:水润滑条件下,不同材料的润滑性能是不同的,其中PTFE材料润滑膜压力及中心膜厚最大,飞龙材料最小;随着转速的增大,3种材料轴承的偏心率均减小,偏位角均增大;随着载荷的增大,3种材料轴承的偏心率增大,偏位角减小;偏心率太大则润滑膜太薄,必然导致过高的轴承温度,对轴承的工作不利。
2016, 41(5):27-29. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.05.006
摘要:在分析分形表面形貌和人工织构对弹流润滑影响的基础上,建立关联表面分形特性的织构润滑模型。通过数值计算方法分析润滑模型中压力流量因子与表面分形维数及表面织构参数之间关系。计算结果表明:在一定分形维数下,平均流量模型结果适用于没有织构的各向同性分形表面;在同一分形维数下,压力流量因子随着织构参数凹腔深度的增加而增大,随着凹腔半径的增加而减小;在同一织构参数下,压力流量因子随分形维数的增加先增加后趋于稳定。
2016, 41(5):30-33. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.05.007
摘要:利用FLUENT软件建立冲击气缸往复运动间隙密封的模型并结合实验测试系统对其密封性能进行研究。为控制和减小往复运动中间隙密封的泄漏量,分析活塞往复运动速度、间隙进出口压差对其的影响。结果表明,当密封间隙宽度不变时,冲击气缸往复运动间隙密封的泄漏量随入口压力增大线性增大,并且压差与泄漏量的变化率不受活塞速度变化的影响;当密封间隙宽度不变时,在相同的入口压力下,泄漏量随着活塞速度的增大线性增大;冲击气缸的操作压力变化范围小导致其对泄漏量的直接影响不大,但是不能忽略压力变化通过对速度的影响而引起泄漏量的增大
2016, 41(5):34-38. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.05.008
摘要:考虑进口压力损失和阻塞流效应,建立高速气流静压润滑进口压力损失数学模型,并对间隙压力分布进行理论分析和实验研究。结果表明:随着密封间隙增加,进口压力损失增大,当雷诺数达到104~106时,压力损失迅速增加,之后趋于稳定;随操作压差增加,进口压力损失逐渐增强后维持定值;理论与实验结果对比分析表明,湍流状态进口压力修正方程适用于高速气流进口压力损失的求解。
2016, 41(5):39-42. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.05.009
摘要:由于芳纶材料的苯基团极难溶于大多数化学物质,由聚四氟乙烯(PTFE)纤维和芳纶纤维复合编织而成的自润滑衬垫与黏接剂的黏接性能较差,从而影响轴承的整体性能。对关节轴承自润滑衬垫进行甘油醚接枝改性处理,利用摩擦学动态性能试验机测定衬垫改性处理后的轴承的摩擦学性能,并分析衬垫改性处理影响轴承摩擦学性能的机制。结果表明:衬垫经改性处理后轴承的磨损量、摩擦因数和摩擦温升均明显降低;经接枝改性处理后,衬垫的成膜性能得到明显改善,且随着摆动频率的提高,衬垫的成膜性能也有所提高,表明甘油醚接枝改性改善了自润滑关节轴承的摩擦学性能。
2016, 41(5):43-47. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.05.010
摘要:为寻找一种中低冲击载荷下具有良好耐磨性能的奥氏体中锰钢,以提高刮板输送机中部槽的耐磨性能和使用寿命,选择热轧奥氏体中锰钢Mn8,利用M2000摩擦磨损试验机研究其冲击滚动磨料磨损性能;结合SEM、XRD和TEM等测试手段,分析Mn8钢的磨损和强化机制。研究表明:在相对较低的冲滚载荷下,Mn8钢就能形成一定厚度的硬化层,且硬化层的厚度和耐磨性随载荷的增大而增大,同时体积磨损率变低。Mn8钢的磨损机制为凿削、犁沟等塑性变形以及交变应力导致的疲劳脆性剥落;Mn8钢的加工硬化机制是产生了高密度的位错缠结塞积(位错胞、层错)、形变诱导马氏体以及形变孪晶,从而使其在磨损过程中得到强化。
2016, 41(5):48-52. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.05.011
摘要:研究润滑油中混入水后对轧机油膜轴承热弹流润滑的影响。建立油水两相流体的数学模型,以及轧机油膜轴承热弹流润滑的数学方程,利用多重网格法及多重网格积分法对上述方程进行求解,并分析润滑膜压力、膜厚随含水量、主轴转速、轧制力的变化关系。结果表明:与纯油润滑相比,油水两相流体润滑具有更好的润滑特性,且随着含水量的增加,膜厚增大,承载能力增强;随着主轴转速的增加,膜厚增加,承载能力减小;随着轧制力的增加,膜厚减小,承载能力增强。在油水两相流润滑条件下,热效应对于轧机油膜轴承弹流润滑的影响不能忽略。
2016, 41(5):53-58. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.05.012
摘要:合成酯类润滑油分子结构中的酯键由于亲水性较强极易发生水解。为研究合成酯的水解过程与水解机制,选取5种常用合成酯类基础油,采用高压反应釜按SH/T 03011993标准进行水解试验,研究合成酯分子结构、水解时间、水解温度以及水含量等因素对合成酯水解稳定性的影响。研究表明:合成酯空间位阻越大,初始酸值越小,水解稳定性越好,其中初始酸值比分子结构的影响更大;水含量对合成酯水解性能的影响不大,水解速率主要取决于油水接触面积,而水解温度和时间对合成酯水解性能的影响较大;温度升高或时间延长,合成酯水解稳定性减弱,表现在油品酸值变化增大、运动黏度减小以及颜色加深等。
郝延龙 , 何红坤 , 常青 , 严志军 , 潘新祥 , 朱新河 , 程东 , 马春生
2016, 41(5):59-64. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.05.013
摘要:针对现有显微图像油液磨粒监测技术的芯片结构的不足,改进微通道与外通道结合处结构,减小了微通道被阻塞的可能性,提高了检验精度。为了提高机器润滑油中金属磨粒在线图像识别的准确性,分析图像运动模糊退化模型,并以自相关函数估算模糊尺度,采用基于维纳滤波的图像恢复算法获得清晰的磨粒图像;应用图像差值与最大类间方差法(Otsu)对图像进行分割并对分割后的磨粒图像计数获得磨粒等效直径和分布。研究结果表明,该图像分割方法提高了油液磨粒的在线实时检测的准确率,其精度达95%以上。
2016, 41(5):65-69. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.05.014
摘要:为均化砂轮表面磨削液分布状态并获得最大的有效流量,根据叶序理论设计仿生结构的磨粒族砂轮。通过建立磨削区流场的运动方程和边界条件,利用流体力学软件(Fluent) 仿真分析磨粒族叶序排布砂轮表面的磨削液流动状态,并与交错排布、矩阵排布及无序排布砂轮进行比较。结果表明:叶序排布砂轮磨削时磨削液在磨削区沿着叶列线沟槽均匀流动,有利于磨削热的传导和磨屑的及时排出;在相同的条件下,叶序排布磨粒族砂轮的磨削液有效流量更多,说明叶序排布砂轮较其他排布砂轮具有更好的冷却、润滑作用。
2016, 41(5):70-75. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.05.015
摘要:考虑织构化表面润滑介质流场的空化效应,建立具有不同截面微结构特征的有限元计算模型,利用Fluent140软件进行计算,研究表面织构几何形状及尺寸对流体润滑性能的影响。结果表明:考虑惯性项作用时,表面微织构会产生额外的承载力,而且随着速度提高,承载力会进一步增大;考虑空化效应时,承载能力增大近一个数量级,更符合文献中的试验结果;与三角形、矩形及椭圆织构截面相比,球缺截面的织构空化面积更小,更有利于提高承载;微结构深度和宽度尺寸影响摩擦和承载性能,研究表明,减小织构深度、增大织构宽度有利于改善润滑性能。
2016, 41(5):76-81. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.05.016
摘要:采用现代计算流体力学方法对PT1230中压低温透平膨胀机轴封内的三维定常黏性流场进行数值模拟,研究4种齿形(矩形齿、勾形齿及齿距不同的2种三角形齿)、3种进排气稳压结构共计12种密封方案的封严特性和流场细节。研究结果表明:密封齿的齿形对泄漏量的影响很大,其中齿距较大的三角形齿由于其具有较大的密封腔室,节流膨胀充分,密封性能最强,但是增加了密封的轴向长度;齿封的密封效果主要依赖于齿尖和外端壁的节流间隙,缩短该间隙,齿尖区域的压力梯度增大,密封效果增强;研究的4种齿形中,采用单进单出式的进排气方式时泄漏量最小,采用单进双出且排气口接近进气口的进排气方式时泄漏量最大。研究结果为合理地设计轴封开口位置、选择适宜的轴封长度,为改善密封效果提供了参考。
2016, 41(5):82-85. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.05.017
摘要:在径向滑动轴承表面设计轴对称分布的矩形凹槽织构,基于雷诺方程建立其有限长径向滑动轴承动压润滑模型,研究织构参数对滑动轴承承载能力和摩擦阻力系数的影响。结果表明:带矩形凹槽的全织构轴承相对光滑轴承具有更好的承载性能,但织构对摩擦阻力系数的降低影响微弱;随织构宽度的增大,承载力增加,但相应的摩擦阻力也会随之增大,存在最优织构宽度使轴承在较小的摩擦力下,获得更大的承载力。矩形凹槽的参数对轴承润滑性能具有重要的影响,合理选用参数可以明显改善轴承润滑性能。
2016, 41(5):86-90. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.05.018
摘要:通过四球机摩擦学试验的方法,探究高铁齿轮油的摩擦学特性。采用不同转速及载荷的组合条件,对2种高铁齿轮油在75 ℃恒温下进行1 h的摩擦试验。试验结果表明:转速与载荷的变化均对2种齿轮油的摩擦因数有影响;当定速变载时,磨斑大小随载荷增加呈现逐渐增大趋势;当定载变速时,磨斑大小随转速增加呈现先增大后减小的趋势,且载荷变化对磨斑大小的影响更为明显。通过对比2种油的试验结果可以发现,抗磨性好的油其摩擦因数波动也更平稳些,并且2种油都是在1 400 r/min、353 N的条件下取得磨斑最大值。
2016, 41(5):91-96. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.05.019
摘要:研究填料在赛龙SXL基体中的分布和形貌,考察赛龙SXL复合材料在纯水和海水环境下的吸湿行为和摩擦磨损性能,分析润滑介质、载荷、转速等参数对赛龙SXL摩擦学性能的影响。结果表明,赛龙SXL的吸湿行为符合Langmuir模型,其在纯水中的吸湿率要大于在海水中的吸湿率;在相同试验条件下赛龙SXL在海水介质中比纯水介质均具有更好的润滑效果;海水和纯水润滑下,在赛龙SXL复合材料表面出现了独特的图案化现象,这种磨损图案的形成是赛龙XL磨损表面所受犁沟作用与摩擦热效应竞争平衡的结果。
2016, 41(5):97-101. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.05.020
摘要:以压电驱动精密流量阀的阀芯及其周围流场为研究对象,通过建立有限元模型,应用Workbench平台对阀芯及其周围流场进行流固耦合分析。首先通过Fluid Flow(CFX)模块对流体域进行流场分析,得到阀稳态时的内部流体压力场的分布规律;再将流体分析结果导入Static Structural(Ansys)模块,对阀芯固体域进行静力学分析,得到流固耦合作用下阀芯的静变形云图及Von Mises应力云图。根据流固耦合分析结果,对阀芯进行结构参数优化。优化后,在保证阀芯工作可靠性的条件下,阀芯体积减少了13.5%,实现了阀芯的轻量化。
2016, 41(5):102-107. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.05.021
摘要:提出在针阀的密封锥面上喷涂表面涂层来提高喷油嘴抗磨损性能的方案。根据喷油嘴的材料性能要求,选出Al2O3和DLC 2种代表性的表面涂层材料,利用ANSYS仿真分析喷涂2种涂层后喷油嘴的接触应力分布。结果表明,2种涂层材料显著提高了针阀密封锥面的强度、硬度和许用应力,针阀密封锥面承受冲击能力增强,其中DLC涂层对针阀偶件的保护作用更好;随着针阀密封锥面涂层厚度的增大,针阀偶件的最大接触应力减小,应力集中区域减小并向涂层上转移。通过发动机实验测试喷涂DLC涂层的针阀偶件的抗磨损性能。结果表明,DLC涂层针阀抗磨损性能明显好于无涂层针阀。
杜江 , 莫力根〓 , 李双喜〓 , 蔡纪宁〓 , 张秋翔
2016, 41(5):108-112. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.05.022
摘要:借鉴紧密性概念,将软密封截止阀的泄漏率与所施加的密封力关联起来,提出基于泄漏率的软密封截止阀密封力计算方法。该方法采用泄漏试验及数据回归的方法确定垫片系数,进而计算不同材料软密封截止阀在给定工况下的密封力。以聚全氟乙丙烯(Fs46)软密封平面截止阀为例进行标准泄漏试验,并将试验值与提出的密封力计算方法的计算结果进行比较。结果表明,提出的密封力计算方法得到的结果与试验验证结果吻合,证明该方法可以准确计算不同材料软密封截止阀基于目标泄漏率的密封力,为指导截止阀的设计提供了理论依据。
2016, 41(5):113-116. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.05.023
摘要:试验研究某车用离合器摩擦片摩擦因数与转速、压力间的关系,通过排除磨损量和温度对摩擦实验结果的影响,得到该摩擦片在不同滑磨速度和压力下的摩擦因数值,发现摩擦因数会随滑磨速度和正压力的增大而减小。对实验数据进行方差分析,结果证明实验结论可靠,并表明转速和压力对摩擦因数的影响相对独立,没有明显交互作用。利用回归分析得到该摩擦片的摩擦因数关于滑磨速度和压强的近似表达式以及摩擦因数变化情况的拟合曲面。通过对比拟合曲面和实验测量值,以及MATLAB分析结果,证明摩擦因数与压力和滑磨速度间的关系可以近似用二元二次方程表示。
2016, 41(5):117-121. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.05.024
摘要:利用Falex四球试验机评价硫、磷添加剂的降解对齿轮油的极压抗磨性能的影响;利用傅里叶变换红外光谱仪确立硫、磷添加剂中起主要作用官能团的吸收峰位;研究某和谐机车齿轮油在行车过程中极压抗磨添加剂的降解规律。结果表明:试验过程中,油品的极压性能下降,抗磨性能变好;极压抗磨添加剂的降解主要发生在10万km范围内,主要降解的是含P=S基团的磷系添加剂,试验结束时其降解率达到17%;20万km范围内,试验的齿轮油能满足和谐机车对其极压抗磨性能的要求。
2016, 41(5):122-125. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.05.025
摘要:随着国家标准对柴油硫含量的严格控制,在某电厂中低硫柴油与现用柴油机油的适应性成为面临的一个重要的润滑技术问题。为了评价低硫柴油与现用润滑油的适应性, 采用该电厂现用的2种柴油机油开展低硫柴油的发动机台架试验,在试验过程中监测获取柴油机的性能变化情况并通过定期的润滑油取样对柴油机油性能进行分析,评估低硫柴油对柴油机润滑和磨损的影响,以及现用柴油机油对低硫柴油的适应性。结果表明,在试验条件下燃烧低硫柴油不会对发动机性能产生不良影响,低硫柴油能与现用的柴油机油相容。
2016, 41(5):126-129. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.05.026
摘要:某菌状止口密封副在采用箱外测试法进行测试时,发现该密封副在低温下出现漏率突变。采用故障树分析法对该密封副进行相关故障和非相关故障分析,从露点的角度确定阀门泄漏是由于低温环境试验中由于试验方法不正确导致的阀门本身产生温差而引起的。提出改进试验方法方案,消除该阀门隐性的非相关故障成因,为杜绝同类阀门产品的类似故障提供参考。
2016, 41(5):130-133. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.05.027
摘要:对油封磨耗的分析表明,油封唇口是磨耗最严重的部位,油封磨耗程度可以通过唇口的接触宽度来衡量。采用有限元方法对油封受力变形进行分析,得到油封的接触宽度以及接触应力分布规律,与油封的实际磨耗情况进行对比。有限元分析结果与实际情况的基本符合,采用有限元分析法可对油封的磨损进行评估。对不同唇口结构的油封进行有限元分析,结果表明油封唇口改为圆角结构能降低其接触应力,并且随着尖点圆角半径的增大接触应力逐渐减小,为油封的结构设计提供了一种参考。
2016, 41(5):139-141. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.05.029
摘要:对机械压力机关键部件如平衡器、气动拉伸垫、离合器和制动器等的工况及其对大型气动密封圈的要求进行分析;通过分析国产大型Y型密封圈的密封性能和安装要求,对机械压力机的关键部件的密封结构进行优化,并通过在机械压力机上的实际运行验证国产大型气动Y型密封圈的可靠性。
2016, 41(5):142-145. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.05.030
摘要:以钢厂2台液压站为例,介绍油液分析技术在钢厂设备润滑管理中的应用。采用油液分析技术及时地发现了其中一液压站液压油出现的水污染,并找到造成污染的原因,避免了设备故障发生;通过连续的油液监测及时地发现了另一液压站的错误用油,避免了关键零部件的损坏;基于油液分析技术还实现了进口油品的国产化,降低了生产成本。
2016, 41(5):146-148. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.05.031
摘要:针对卷烟除尘压棒成型机存在的夏季润滑油温度高的问题,为防止润滑失效,提出了通过增加一循环水泵来降低冷却水温进而降低油温的方法。该循环水泵的启停采用了自动温控的方法,控温效果良好。改进后卷烟除尘压棒成型机夏季油温由65 ℃降低到55 ℃,提高传动摩擦副的润滑可靠性。
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