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  • 2017年第42卷第1期文章目次
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    • 高速列车谐波磨耗车轮滚动接触疲劳特性分析

      2017, 42(1):1-7. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2017.01.001

      摘要 (2112) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究高速列车谐波磨耗车轮滚动接触疲劳特性,建立谐波磨耗车轮高速轮轨滚动接触数值分析模型。该模型考虑了车辆系统的一、二系非线性悬挂力、轮轨非线性接触几何关系并考虑了钢轨振动及轮轨间的激励响应对接触蠕滑的影响。以CRH2型高速列车为研究对象,运用多体动力学软件UM参数化建立其动力学数值模型;对实测统计数据中最常见的1阶、6阶和11阶谐波磨耗以及波深01 mm和03 mm下车轮的蠕滑率/力进行分析;以不同阶数、波深车轮的蠕滑特性参数为疲劳模型的输入参数,研究谐波磨耗车轮的疲劳特性。结果表明:无谐波磨耗车轮处于弹性安定状态,1阶波深01 mm和03 mm车轮和6、11阶波深01 mm车轮都处于棘轮效应状态,6、11阶波深03 mm处于塑性安定状态;低阶小波深车轮以疲劳为主,高阶大波深车轮以磨耗为主;与阶数相比,滚动接触疲劳、磨耗对波深的变化更为敏感,波深的增加会促进车轮蠕滑力/率的进一步快速增大,从而车轮的切向力迅速增大。

    • 结构参数以及工质对静压气体轴承动力参数的影响

      2017, 42(1):8-14. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2017.01.002

      摘要 (1968) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于MATLAB编程,通过有限差分法(FDM)耦合比例分割法获得压力分布;采用偏导数法(PDM)推导出扰动状态的润滑方程求得静压气体轴承的动力学特性参数;分析静压气体轴承的结构参数(供气孔数量、气膜间隙、节流方式)以及工质(空气和He)对其动力学特性的影响,以及动刚度和动阻尼系数随着各参数的变化规律。结果表明:气膜间隙、单排供气孔数以及工质的种类对直接刚度均有影响,但对阻尼一级交叉刚度系数影响较小;节流方式对直接刚度系数以及直接阻尼系数影响较大,对多交叉刚度系数以及交叉阻尼系数影响较小;固有孔节流的主刚度以及主阻尼系数大于间隙节流。

    • 基于有限元法的湿式离合器摩擦界面温度场变化过程分析

      2017, 42(1):15-26. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2017.01.003

      摘要 (1993) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:应用ABAQUS软件建立湿式离合器单摩擦副有限元模型,采用直接耦合方法模拟单次接合过程,分析钢片接合面温度场在接合过程中的变化过程及热点与接触应力变化规律,探讨工作油压和相对转速的大小对温度场变化过程的影响。分析结果表明:钢片接触面温度场为非均匀分布且不对称,其分布状态与接触应力一致;相对转速达到极值时接触面开始出现高温点,并在之后的接合过程中表面温度极值位置不变,温度最高值出现在工作油压首次达到最大值;接触面热点数随工作油压的增加而增多,靠近外径边缘处最多;随着相对转速最大值的增加,钢片接合面终态压力场和应力场分布趋于均匀,但高温点总体数目增多,温度场整体分布较为不均匀;最大温度值的增加对最大相对速度较为敏感,高相对转速条件下易出现急剧温升,高工作油压下温升上升速率下降。

    • 螺旋槽底表面粗糙度对干气密封性能的影响

      2017, 42(1):27-33. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2017.01.004

      摘要 (1708) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:螺旋槽底表面粗糙度受加工水平的制约,目前的控制水平一般为0.8 μm。为了研究螺旋槽底表面粗糙度对干气密封性能的影响,将表面粗糙度近似等价于槽深的变化,采用近似解析法,分析不同槽深、不同膜厚下,表面粗糙度对干气密封端面开启力和泄漏率的影响。同时针对所研究的工况,对粗糙度为0.4 μm和0.8 μm时的端面开启力和泄漏率相对误差进行对比。结果表明:随着表面粗糙度的增大,其对端面开启力、泄漏率的影响增大,同时表面粗糙度对泄漏率的影响大于对端面开启力;槽底面表面粗糙度小于0.4 μm时,表面粗糙度对泄漏率影响的相对误差在7%以内,端面开启力的相对误差在3%以内。

    • 面接触润滑测量系统油膜厚度自动计算方法

      2017, 42(1):34-40. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2017.01.005

      摘要 (1974) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决面接触润滑油膜光干涉测量系统人工计算油膜厚度效率低下的问题,提出光强数据的高效处理算法,实现油膜厚度的自动计算。通过理论和实验验证多光束干涉理论应用于滑块-玻璃盘面接触副的可行性。对整周期内的光强分布进行区域定义,应用Freeman方向链码和均值滤波对数据曲线进行分段光滑,设计基于阈值的归一算法,通过模板对比算法,得到光强曲线的始末端形态,自动计算出光强数据所属区域I和II的数量,实现干涉级次的准确计算;以该方法编写程序应用于实际测量,结果与手动计算的油膜厚度有很好的一致性。

    • 丙二醇无规聚醚与油酸三乙醇胺水溶液的摩擦学性能研究

      2017, 42(1):41-46. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2017.01.006

      摘要 (1752) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:选取丙二醇无规聚醚(PPE)和油酸三乙醇胺(TO)作为水基润滑改性剂,研究PPE和PPE与TO(PPETO)混合水溶液的摩擦学性能。利用NGY6型纳米级膜厚测量仪对2种水溶液成膜性能进行分析,结果表明2种水溶液均具有较好的成膜能力。利用四球试验机对水溶液进行摩擦磨损性能、极压性能和稳定性能分析,使用三维形貌仪对钢球表面磨斑进行分析。结果表明:PPE和PPETO 2种水溶液均具有良好的减摩抗磨性能,TO的加入使得PPE水溶液减摩抗磨性能进一步提高,最大无卡咬负荷有所增大,极压性能提高。总体而言,PPE和TO协同效果较好,应用前景良好。

    • 基于响应曲面法的油气润滑特性实验优化

      2017, 42(1):47-52. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2017.01.007

      摘要 (1744) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:在油气润滑系统特性的优化实验中,供气压力与供油量是影响轴瓦润滑性能的主要因素,轴瓦的温度变化值、腔体温度变化值和摩擦因数是评价轴瓦润滑效果的常用指标。采用中心复合设计方法,建立可以预测轴瓦润滑效果的多元回归模型,并验证该预测模型的有效性。利用响应曲面法分别建立供气压力和供油量与轴瓦体温升、轴瓦腔体温升以及摩擦因数之间关系的响应曲面与等高线图,得到供气压力和供油量之间的交互作用对轴瓦润滑效果影响显著的结论。利用数值分析软件DesignExpert对预测模型求解极值,得出最优润滑系统参数。

    • 掺N对CrC涂层轴承性能特性的影响

      2017, 42(1):53-56. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2017.01.008

      摘要 (1921) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高碳膜的抗疲劳性能,采用N掺杂对其进行改性。应用磁控溅射技术,在滚动轴承零件接触表面制备出CrC涂层和N掺杂CrC涂层,测试及分析2种涂层轴承的速度性能、振动性能、温升性能及可靠性寿命等,研究N掺杂对CrC涂层轴承性能特性的影响。研究结果表明:N掺杂CrC涂层轴承的高速性能和振动性能不如CrC涂层轴承,但N掺杂CrC涂层提高了涂层滚动轴承的抗疲劳性能和可靠性寿命;与CrC涂层相比,N掺杂CrC涂层不适合用于高速、重载工况下的滚动轴承。

    • Inconel690合金表面HVOF喷涂WC-10Co-4Cr和CoCrW涂层的微动磨损特性研究*

      2017, 42(1):57-63. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2017.01.009

      摘要 (1704) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高Inconel690合金管的耐磨性,采用超音速火焰喷涂技术(HVOF)在Inconel690合金管表面制备WC10Co4Cr和CoCrW两种涂层,在PLINT微动磨损试验机上考察其微动磨损性能。试验结果表明:载荷一定时,涂层的摩擦因数随着位移的增加而变大;相同试验条件下,在稳定阶段,WC10Co4Cr和CoCrW涂层的摩擦因数小于Inconel690;两种涂层的耐磨性均显著优于Inconel690合金,而WC10Co4Cr涂层的耐磨性略优于CoCrW涂层。磨损表面形貌分析表明,两种涂层的磨痕表面存在剥落坑和剥层现象,磨损机制以剥层和磨粒磨损为主。

    • 自旋条件下角接触球轴承的弹流润滑分析

      2017, 42(1):64-70. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2017.01.010

      摘要 (1926) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究自旋状态下角接触球轴承参数对弹流润滑性能的影响,建立角接触球轴承中考虑自旋运动的弹流润滑模型,分析角接触球轴承的内沟槽曲率半径系数、内圈接触角、外圈接触角、滚动体数目及转速等参数对弹流润滑性能的影响,并分析固定参数下影响自旋速度和旋滚比的主要因素。研究结果表明:随着内沟槽曲率半径系数的增加,接触半径逐渐减小,油膜厚度略微减小,而油膜压力明显增加;随着内圈接触角的增加,油膜的不对称性明显增强,而随着外圈接触角的增加,自旋速度在0°~70°之间逐渐减小,在70°~90°之间逐渐增大;轴承滚动体的数目越多,单个滚动体所受的载荷越小,油膜厚度越大,中心油膜压力越小;角接触球轴承中,影响自旋速度的主要因素为轴承内圈速度及内、外圈接触角的大小,影响旋滚比的主要因素为内、外圈接触角的大小。

    • 含不同类型氧化锌丁腈橡胶的干摩擦行为研究

      2017, 42(1):71-74. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2017.01.011

      摘要 (1912) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:制备普通氧化锌与纳米氧化锌填充的丁腈橡胶(NBR),分析氧化锌类型对NBR材料特性及物理机械性能的影响。在MPV600型磨粒磨损试验机上研究氧化锌类型对NBR摩擦磨损性能的影响,采用扫描电镜对磨损表面形貌进行观察,分析其磨损机制。结果表明:与普通氧化锌硫化胶相比,纳米氧化锌可使NBR的拉伸强度、定伸应力进一步提高;加入纳米氧化锌的NBR的最大转矩提高,焦烧时间与正硫化时间都较普通氧化锌的缩短;添加纳米氧化锌的NBR的耐摩擦磨损性能优异,这主要归因于其具有更大的交联密度与较高的体系硬度。添加纳米氧化锌的NBR的磨损机制为磨料磨损和少量的黏着磨损,而添加普通氧化锌的NBR的磨损机制为磨料磨损和严重的黏着磨损。

    • 含丁辛基二硫代磷酸锌润滑油在磁场中的摩擦学性能

      2017, 42(1):75-79. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2017.01.012

      摘要 (1853) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究磁场对含丁辛基二硫代磷酸锌(T202)润滑油摩擦学性能的影响,用改进后的四球摩擦磨损试验机考察有无磁场条件下T202在150SN基础油中的摩擦磨损性能,用扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)对比分析试件磨斑表面形貌及其典型元素的化学状态,并初步探讨摩擦机制。摩擦学性能测试结果表明,磁场条件下测得的摩擦因数和磨斑直径均比无磁场时小;XPS分析表明,含T202润滑油润滑时磨痕表面发生了复杂的摩擦化学反应,磁场有利于T202中S、O、P、Zn元素与金属表面的结合,促进了金属表面化学反应膜的生成和对金属表面的改性而起到润滑增效的作用。

    • K离子对丁腈橡胶在含砂介质中摩擦磨损行为的影响

      2017, 42(1):80-83. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2017.01.013

      摘要 (1844) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用自行设计的往复式磨损试验机研究丁腈橡胶在含砂KCl溶液和蒸馏水2种介质中的摩擦磨损行为,并利用场发射扫描电镜对橡胶磨痕的表面形貌及元素含量进行分析。结果表明:在2种介质中,随着载荷的增加,丁腈橡胶的摩擦因数降低而磨损量增加,但在含砂的KCl溶液介质中摩擦因数和磨损量的变化程度均高于在含砂蒸馏水介质中。丁腈橡胶在含砂KCl溶液的磨损机制为腐蚀磨损以及磨粒滑动侵蚀,在含砂蒸馏水中的磨损机制为湿磨粒磨损。K+使得丁腈橡胶表层及亚表层分子链更容易断裂,进而生成了分子量和分散性都低的产物和小分子单体,以及新的支联网状结构。

    • 纳米气泡润滑动压水轴承的静动态特性研究

      2017, 42(1):84-90. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2017.01.014

      摘要 (1961) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:空化、两相流现象是滑动轴承润滑中的典型现象之一,影响着水润滑轴承的静态和动态特性。基于统计物理学及多相流理论,建立大量纳米气泡对流体的阻力模型,以及含纳米气泡的两相流体动力润滑理论模型,并采用有限差分法求解得到压力场、空化气泡数分布及动压水润滑轴承静、动态特性系数,分析并讨论空化两相流对水润滑轴承静、动态特性的影响。结果表明,与Reynolds边界相比,空化条件下轴承的承载力和偏位角均呈增大趋势,动态刚度和阻尼系数也出现不同程度的增加。

    • 鼓泡型箔片动压止推气体轴承结构变形的数值研究

      2017, 42(1):91-96. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2017.01.015

      摘要 (1895) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对鼓泡型箔片动压止推气体轴承的结构特点,应用ANSYS软件建立弹性支承结构的有限元模型,并对其进行数值求解。在不考虑顶层平箔片变形的情况下,分析单个鼓泡尺寸变化对其支承刚度的影响,建立轴承模型并在对顶层平箔片施加通过有限差分法求解得到的气膜压力后,求解获得平箔片和鼓泡箔片的变形情况。结果表明:通过减小鼓泡半径、跨距以及增大箔片的厚度能够提高鼓泡弹性支承结构的刚度;顶层平箔片在鼓泡型弹性箔片元件的变形中起主要作用,而且弹性箔片元件的变形量能够满足润滑层最小气膜间隙的要求。

    • 聚苯酯填充聚四氟乙烯机械性能和摩擦学性能研究

      2017, 42(1):97-101. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2017.01.016

      摘要 (1874) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用冷压-热烧结法制备聚苯酯(POB)改性聚四氟乙烯 (PTFE) 复合材料,考察聚苯酯含量以及在110 ℃的航空液压油中浸泡后对改性PTFE材料机械性能和摩擦磨损性能的影响。试验结果显示:改性PTFE材料的硬度与聚苯酯含量成正比,而拉伸强度和拉断裂伸长率与聚苯酯含量成反比;改性PTFE材料的摩擦因数随聚苯酯含量增加先增大后减小,体积磨损率则呈减小趋势;改性PTFE材料的摩擦因数随着载荷增大而减小,而磨痕宽度随载荷的增大而增大;质量分数20% 聚苯酯改性PTFE的综合性能最优,并且具有很好的稳定性,在航空液压油浸泡后其性能变化不明显。

    • 聚α-烯烃润滑油基础油高温氧化性能特性变化分析

      2017, 42(1):102-106. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2017.01.017

      摘要 (1975) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用高温氧化加速模拟装置,研究聚α-烯烃基础油的高温氧化变化规律;利用FTIR和GC/MS等检测手段,分析聚α-烯烃基础油及其高温产物结构组成的变化,探讨结构变化对油品性能变化的影响,推测润滑基础油高温氧化的过程及其反应类型。结果表明:高温作用下,聚α-烯烃润滑基础油发生了严重的热氧化和热裂解反应,导致基础油颜色加深、黏度变小、酸值增大;由于聚α-烯烃含有较多的叔碳分子的特殊结构,在高温下易发生断裂,生成活泼的自由基,自由基在氧气作用下,发生氧化反应,生成小分子的醛、酮、酸、酯等物质,使得润滑油的酸值变化显著;同时聚α-烯烃分子发生断裂时,生成的小分子烷烃、烯烃等,造成聚α-烯烃润滑基础油黏度衰变。

    • 大比压油润滑条件下C/C复合材料的摩擦特性

      2017, 42(1):107-110. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2017.01.018

      摘要 (1843) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究C/C复合材料在油润滑下的摩擦磨损性能,测试C/C复合材料在大比压油润滑条件下的摩擦因数,并与干摩擦工况进行对比。结果表明:在载荷500~720 MPa、速度300~1 200 r/min工况下,油润滑条件下C/C复合材料的摩擦因数在01~017之间,而在干摩擦条件下摩擦因数在013~027之间,表明在油润滑条件下C/C复合材料表现出更优的摩擦特性;与油润滑相比,干摩擦条件下C/C复合材料表面的碳纤维显现出明显的磨损痕迹,表明C/C复合材料在油润滑条件下具有更好的耐磨性。

    • 动静压混合式密封在液氧泵中应用的关键技术研究

      2017, 42(1):111-115. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2017.01.019

      摘要 (1889) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决液氧/煤油火箭发动机液氧泵用端面密封存在的磨损问题,提出采用动静压混合式密封的设计思路,并对关键技术进行研究,给出混合式密封液膜密封和气膜密封的一般选用原则,基于数值计算的方法研究静压结构参数对密封气膜刚度和泄漏率的影响规律。结果表明:随着节流孔直径的增加,密封气膜刚度和泄漏率均增加,通常建议节流孔直径的取值范围为0.2~0.3 mm;当均压槽深度从0.1~0.5 mm变化时,密封气膜刚度和泄漏率均保持不变;随着均压槽宽度的增加,密封气膜刚度降低,泄漏率则呈线性增加,通常建议压槽宽度取值范围为0.3~0.6 mm。

    • 一种在用汽轮机油工况在线自动监测系统

      2017, 42(1):116-119. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2017.01.020

      摘要 (1965) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:开发一种汽轮机润滑油在线监测系统,并介绍其系统组成。该系统可对汽轮机油的黏度、密度、温度、含水量、颗粒污染度等实施实时在线监测,并将采集到的检测指标的时间序列通过网络接口上传到上位机计算机进行存储和分析。采用该系统对汽轮机油进行性能测试,并对该系统输出的温度和黏度数据与实验室检测数据进行比较。结果表明:该系统能够实现对汽轮机油的实时在线监测,检测数据精度较高,达到了现场应用的要求。

    • 机械密封端面液膜厚度状态检测技术研究

      2017, 42(1):120-127. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2017.01.021

      摘要 (1909) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用电涡流技术和声发射技术对静压型机械密封的端面膜厚分别进行直接和间接测量,研究机械密封在不同转速和压力下的膜厚变化规律,并通过先进信号分析和人工智能,研究密封在不同膜厚区间的声发射特征,建立基于人工神经网络的机械密封端面的状态识别模型,以实现对密封流体膜厚的区间估计。研究结果表明:机械密封工作时压力主要影响膜厚的变化区间,而转速主要影响膜厚的瞬时波动;构造的基于BP神经网络的联级决策模型,对于密封膜厚的平均识别率达到了85%,从而实现了机械密封端面膜厚从有损检测到无损检测的转变。

    • NEDC工况下润滑油对整车油耗的影响研究

      2017, 42(1):128-131. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2017.01.022

      摘要 (1970) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:在NEDC工况下,通过试验比较目标车在相同实验条件下使用不同润滑油的市区、郊区和综合油耗,分析润滑油性能对整车油耗的影响。试验结果表明:整个NEDC工况下,发动机油温在25~100 ℃之间,其中市区工况下在25~80 ℃之间,郊区工况下在80~100 ℃之间;使用低黏度润滑油可以有效降低油耗,但是黏度过低会增加郊区工况的燃油消耗;添加黏指改进剂和摩擦改进剂均能有效地降低油耗。 

    • 宽温域耐特种介质复合密封件设计及应用

      2017, 42(1):132-136. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2017.01.023

      摘要 (1792) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用温度自紧原理,以氟橡胶作为密封材料、低膨胀合金作为结构支撑,设计一种宽温域、耐多种介质复合密封件。在给定的橡胶压缩率下,通过有限元分析方法计算20 K超低温下该复合密封件的密封比压,结果表明该密封件能够满足新型火箭运载系统的密封要求。通过密封模拟试验,验证该复合密封件在20~500 K范围内,在氢、氧、煤油介质中的泄漏率均小于1×10-5 Pa·m3/s。

    • 亚磷酸双十二烷基酯的合成与摩擦性能研究

      2017, 42(1):137-140. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2017.01.024

      摘要 (1859) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:以亚磷酸二正丁酯和十二醇为原料,通过酯交换法合成亚磷酸双十二烷基酯。采用FTIR对其结构进行表征;以亚磷酸双十二烷基酯为极压抗磨剂,制备一种以多元醇酯为主油性剂的水基钢丝拉拔润滑剂,采用四球机和扫描电镜考察其摩擦性能。结果表明,合成的亚磷酸双十二烷基酯具有良好的极压抗磨性能,质量分数30%左右的亚磷酸双十二烷基酯,可使水基复合润滑液的最大无卡咬负荷提高75%,磨斑直径减小334%,摩擦因数降低316%,且磨痕表面相对光滑、磨痕分布均匀。

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