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  • 2018年第43卷第10期文章目次
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    • 磨粒磨损的磨粒接触热分析

      2018, 43(10):1-5. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.10.001

      摘要 (651) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对磨粒磨损机制,采用球形磨粒模型和分形磨粒2种模型,利用有限元软件ANSYS分析磨粒磨损的滑动过程,探讨磨粒与磨损表面接触区內的温度变化、热应力分布及其随表层深度的变化情况,并对2种模型的分析结果进行对比分析。研究结果表明:球形磨粒模型中磨粒温度较高,接触体温度较低,磨粒与磨损表面温差较大,磨粒与表面接触处的Mises应力和剪应力分布比较分散;而分形磨粒模型中接触体温度较低,磨粒温度更低,磨粒与磨损表面温差较小,磨粒与表面接触处的Mises应力和剪应力分布比较集中,并且应力最大值比球形磨粒模型的大。

    • CHN60/UIC60钢轨廓型下高速列车车轮踏面磨耗对比分析

      2018, 43(10):6-11. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.10.002

      摘要 (732) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究不同轮轨廓型匹配时高速列车车轮踏面磨耗情况,运用多体动力学软件UM建立某高速列车单车车辆/轨道耦合动力学模型,利用轮轨滚动接触理论和车轮磨耗预测模型,对比分析列车CHN60和UIC60钢轨廓型与LMA车轮廓型匹配时车轮踏面磨耗规律。研究表明:在运营里程低于265万km时,LMA/CHN60和LMA/UIC60车轮踏面磨耗相差不大,在运营里程超过265万km以后,LMA/UIC60磨耗显著增大;相比LMA/CHN60,车轮踏面磨耗对LMA/UIC60轮轨接触点的分布状态影响更大,前者的轮轨接触状态要优于后者;在车辆运营里程低于135万km时,LMA/CHN60和LMA/UIC60的车轮磨耗功最大值相差不大,在车辆运营里程超过135万km后,LMA/UIC60轮轨匹配下的车轮磨耗功最大值逐渐大于LMA/CHN60轮轨匹配;2种轮轨廓型在运行中的车轮磨耗功率最大值都逐渐减小,但LMA/UIC60轮轨匹配下的磨耗功率最大值普遍较大。

    • 基于ZSM-5型沸石-水系统的封隔器胶筒材料密封性能研究

      2018, 43(10):12-17. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.10.003

      摘要 (677) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决高温高压井中封隔器胶筒的失效问题,提高封隔器胶筒密封性能,提出一种基于纳米流控系统的封隔器胶筒材料。以蜂窝状结构为支撑骨架,在蜂窝内包覆憎水性纳米多孔介质与非浸润性功能流体的混合物,制备一种封隔器胶筒材料,该封隔器胶筒材料可随着外压的增大/减小,通过体系内液体流入/流出多孔材料孔道来调节自身体积变化,平衡外界压变。以ZSM-5型沸石-水系统为填充介质,实验获得不同环境温度下ZSM-5型沸石-水基封隔器胶筒材料的压力-体积变化关系。结果表明,当环境温度在30~75 ℃范围内变化时,随着温度的提升,该封隔器胶筒材料的上压力阈值减小、下压力阈值增大,服役时的压力将稳定在更小区间范围内;其有效变形能力也将随着温度的升高而增大,体现出良好的密封性能,可减小油套环空密封失效风险。

    • 考虑间隙影响的滑动轴承稳定性分析

      2018, 43(10):18-22. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.10.004

      摘要 (640) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了进一步提升轴承的工作性能,以某型滑动轴承为研究对象,建立流体润滑的数学模型,根据压力扰动法得到轴承动态特性系数,并在此基础上求解轴承-转子系统的失稳转速;以轴承间隙为设计变量,利用MATALA进行数值仿真,分析轴承间隙对最小油膜厚度、油膜压力分布、动态特性系数以及失稳转速的影响。仿真结果表明:增大轴承间隙以及减小轴承宽度都会使得最小油膜厚度增加;油膜压力随着轴承间隙的增加而减小;增大轴承间隙会减小轴承动态特性系数的绝对值;增大轴承间隙会减小转子的失稳转速,降低系统的稳定性。

    • 多功能mPAO的合成及其作为黏度指数改进剂的性能考察

      2018, 43(10):23-27. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.10.005

      摘要 (692) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用C5~C20超高黏度的煤制聚α烯烃(mPAO)与四亚乙基五胺反应,得到末端含有胺基的黏度指数改进剂(胺化mPAO)。采用油泥斑点分散实验(SDT)和成焦板实验方法考察胺化mPAO的分散性能,利用加压差示扫描量热法(PDSC)和热烘箱氧化法考察其抗氧化性能。结果表明:通过胺化反应消除了分子链末端的双键并引入胺基官能团,合成的多功能型黏指剂胺化mPAO在500SN基础油中具有良好的分散性和抗氧化性。与市售产品相比较,胺化mPAO的分散性能和抗氧化性能更优,可以作为一种多功能的黏度指数改进剂使用,而且工业应用前景较好。

    • 耐高温合成酯型离子液体润滑剂的制备及性能研究

      2018, 43(10):28-32. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.10.006

      摘要 (638) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:以航空发动机基础油季戊四醇多元醇酯(5750)与双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)为原料,通过“原位”方法制备一系列合成酯型离子液体;分别对合成酯型离子液体的热稳定性、蒸发损失、摩擦学性能以及抗氧化性能进行测试。结果表明:与季戊四醇多元醇酯相比,合成酯型离子液体具有更优异的热稳定性;当Li与5750的量比为15∶1时,离子液体相比5750基础油起始分解温度可提高33 ℃,50%分解温度可提高994 ℃,192 h蒸发损失降低619%;当Li与5750的量比为1∶1时,离子液体的高温摩擦学性能最好,摩擦因数和磨斑直径较5750分别减少32%和56%;合成酯型离子液体对胺抗氧剂表现出更好的感受性。

    • 微运动下高压油泵柱塞副瞬态泄漏研究

      2018, 43(10):33-37. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.10.007

      摘要 (640) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:共轨高压油泵的泵油能力及容积效率受柱塞副燃油泄漏的制约,而柱塞的微运动特性对柱塞副的泄漏有着重要影响。基于结构动力学与流体动力润滑理论,建立柱塞副微运动过程的动力学模型,分析柱塞偏移、倾斜的微运动特性;综合考虑柱塞微运动、柱塞副的结构变形以及燃油物性变化的影响,建立升程段柱塞副燃油瞬态泄漏数学模型,获得了微运动下柱塞副工作过程的瞬态泄漏特性,并进行试验验证。计算结果表明:在柱塞升程段,柱塞的偏移量先增大后减小,柱塞倾斜角先减小后而增大;相比柱塞副实测的瞬态泄漏,考虑微运动下的瞬态泄漏平均误差为3%,而不考虑微运动的瞬态泄漏平均误差为20%,所以考虑微运动的瞬态泄漏模型更精确。

    • 变间隙密封液压缸活塞唇边变形量数学模型研究

      2018, 43(10):38-44. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.10.008

      摘要 (691) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过对液压缸活塞唇边构建端面受压力的悬臂梁物理模型,应用纵横弯曲理论分别推导出无槽和带槽唇边活塞的唇边变形量数学模型,并通过实例计算2种活塞的唇边径向变形量;利用有限元分析软件仿真分析2种活塞在不工作压力下的唇边变形规律,同时搭建液压缸测试系统平台测量采用2种活塞的液压缸在不同工作压力下的内泄漏量。研究结果表明:无槽唇边活塞的唇边变形近似呈喇叭形,最大变形量出现在唇边端部处,带槽唇边活塞的变形近似呈腰鼓形,最大变形量出现在均压槽处且靠近唇边端部的一侧;在相同工作压力下,带槽唇边活塞较无槽唇边活塞的变形量更大,密封性能更好。仿真分析结果和实验结果均验证了所建数学模型的正确性。

    • 铝合金阳极氧化膜的集群磁流变平面抛光试验研究

      2018, 43(10):45-50. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.10.009

      摘要 (575) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为获得抛光均匀的铝合金阳极氧化膜表面,采用集群磁流变平面抛光技术对铝合金阳极氧化膜进行抛光试验,探讨加工间隙、工件转速、抛光盘转速、偏摆幅度、加工时间等加工参数对其表面粗糙度和材料去除率的影响规律。结果表明:随着加工间隙的增大,工件表面粗糙度先减小后增大,材料去除率则递减;随着工件转速或偏摆幅度的增加,工件的表面粗糙度均先迅速减小后缓慢增大,材料去除率则先增加后减小;随着抛光盘转速的增加,工件的表面粗糙度和材料去除率均先减小后增加;随着加工时间的延长,表面粗糙度迅速减小之后趋于稳定。在文中试验条件下,在加工间隙11 mm、工件转速350 r/min、抛光盘转速60 r/min、偏摆幅度10 mm、加工10 min左右时工件表面粗糙度从原始的3329 nm下降至52 nm,达到了镜面效果。

    • 基于Elrod算法的线接触乏油热弹流润滑分析

      2018, 43(10):51-57. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.10.010

      摘要 (831) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究中低速、中等载荷工况下不同供油条件对接触区润滑特性的影响,假设润滑剂分别为Newton流体和ReeEyring流体,建立考虑供油条件的线接触热弹流润滑模型。采用Elrod算法,将入口供油量作为输入参数,求解接触区油膜压力、膜厚和油膜温度的完全数值解。结果表明:随着入口供油量的降低,接触区入口气液界面位置逐渐向Hertz接触区移动;相同供油条件下,随着速度和载荷的增大,入口气液界面位置逐渐向Hertz接触区移动,乏油程度增加;随着供油量的增加,中心膜厚和最小膜厚也相应增加,且中心膜厚更易受供油量的影响;在乏油润滑条件下,Newton流体计算得到的油膜温度明显高于ReeEyring流体;随供油量的增加,ReeEyring流体的油膜最高温度增加,而Newton流体的油膜最高温度有先降低后增加的趋势;对于给定的工况,当入口等效供油膜厚接近该种工况下接触区处于充分供油状态下的最小膜厚时,接触区内的最高温升是相对最小的。

    • 偏苯三酸酯基础油的摩擦降解及对抗氧化性能的影响

      2018, 43(10):63-67. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.10.012

      摘要 (827) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究润滑油在边界润滑条件下的摩擦降解及其对润滑油性能的影响,采用四球试验机考察偏苯三酸三异辛醇酯(TMTO)、偏苯三酸三异壬醇酯(TMTD)以及偏苯三酸三异十三醇酯(TMTT)在边界润滑条件下的摩擦学性能。结果表明:分子结构对偏苯三酸酯在边界润滑条件下的润滑性能有较大影响,链长最长的TMTT的减摩与抗磨性能优于TMTO与TMTD。利用高压差示扫描量热仪(PDSC)及热重分析仪(TGA)研究四球试验前后3种基础油的抗氧化性能及热分解性,并测试摩擦试验前后润滑油的黏度与酸值变化。结果表明:边界润滑条件下的摩擦过程会导致偏苯三酸酯类基础油黏度升高、酸值降低、氧化安定性下降;润滑性能良好的基础油在一定程度上阻止或减缓润滑油本身氧化反应的发生;在边界润滑条件下,偏苯三酸酯一部分在机械剪切及水解作用下分解会生成小分子的化合物,另一部分在氧化作用下聚合生成大分子化合物。

    • 1Cr18Ni9Ti自配副的高温摩擦学特性

      2018, 43(10):68-72. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.10.013

      摘要 (807) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:以1Cr18Ni9Ti为自配副摩擦材料,在MMUD10B销-盘型摩擦磨损试验机上考察不同温度(分别为21、100、200、300、400 ℃)对其摩擦学行为的影响。利用金相显微镜和扫描电子显微镜(SEM)分别对磨痕、磨屑形貌进行表征,采用SEM配备的能谱仪(EDS)对磨屑进行微区元素分析。结果表明:1Cr18Ni9Ti自配副的摩擦因数和磨损率均随温度的升高呈现出先增大后减小的趋势,在温度为200 ℃时摩擦因数和磨损率获得最大值;在温度为21~200 ℃之间,磨损机制以黏着磨损和颗粒磨损为主,而在温度为200~400 ℃之间,黏着磨损、疲劳磨损和氧化磨损三机制共同作用于摩擦过程;1Cr18Ni9Ti自配副在高温摩擦中发生了较为强烈的氧化反应,在摩擦配副表面形成了稳定存在的含Ni、Cr的耐磨氧化层,使得摩擦因数降低,磨损率减小。

    • 干摩擦下速度与载荷对AISI 1045钢磨损行为的影响

      2018, 43(10):73-80. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.10.014

      摘要 (822) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探讨AISI 1045钢的切削、磨削加工过程中材料的磨损机制随加工参数的变化规律,采用CFT-1型多功能材料表面综合性能测试仪对AISI 1045钢进行干摩擦磨损实验,研究干摩擦条件下不同摩擦速度、不同载荷对AISI 1045钢磨损行为的影响,并用扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)对磨痕表面进行分析。结果表明:随着摩擦速度增大,AISI 1045钢的摩擦因数显著减小,磨痕深度先增加后减少,磨损机制由黏着磨损、磨粒磨损与轻微氧化磨损共同作用转变为氧化磨损、磨粒磨损和局部疲劳剥落;随着载荷增大,摩擦因数均值变化不大,磨痕深度依次增加,磨损机制由轻微黏着磨损和磨粒磨损转变为黏着磨损、磨粒磨损和轻微氧化磨损的共同作用。

    • 某型航空润滑油高温氧化产物分析

      2018, 43(10):81-88. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.10.015

      摘要 (790) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为掌握航空润滑油的高温氧化规律,利用高温氧化加速装置分别模拟某型航空润滑油在铜、铁金属催化作用下,在不同温度下的氧化过程,用气相色谱/质谱联用仪(GC/MS)对氧化产物进行定性和定量分析。结果表明:氧化产生的酯类化合物最多;氧化温度为230 ℃时,油样中开始出现烯烃,温度继续升高烯烃含量增大并且油样中出现醇和酸类物质,230 ℃可能是该润滑油开始剧烈氧化的温度;添加剂消耗产生的化合物是导致该润滑油酸值增大、颜色加深的主要原因;氧化过程中,部分长链结构的酯变为短链结构,油样中出现小分子的醇、酸等物质,这可能会导致润滑油黏度降低;抗氧剂含量的降低和不安定组分的产生会降低油品氧化安定性,导致氧化诱导期和起始氧化温度降低。

    • 热轧奥氏体中锰耐磨钢的磨料磨损性能研究

      2018, 43(10):98-103. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.10.017

      摘要 (841) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:以热轧BTW中锰钢板为实验材料,借助ML100磨料磨损试验机,研究以煤泥粉为软质磨料和石英砂为硬质磨料时其磨料磨损性能,利用SEM分析其磨损机制。实验结果表明,软质磨料磨损工况条件下,热轧奥氏体中锰钢和高锰钢的相对耐磨性低于马氏体耐磨钢,硬质磨料磨损工况条件下,热轧奥氏体中锰钢的相对耐磨性高于高锰钢和马氏体耐磨钢,因此热轧中锰钢更适用于硬质磨料磨损工况;无论软质和硬质磨料磨损工况,热轧中锰钢的加工硬化均高于热轧高锰钢,表现出更好的加工硬化性能。煤泥粉软质磨料对热轧中锰钢的磨损机制表现为微观切削磨损,伴随局部的疲劳剥落;石英砂硬质磨料对热轧中锰钢的磨损机制则为典型的凿削磨损和微观切削磨损。

    • 双三角滑环式组合密封的密封性能分析

      2018, 43(10):104-110. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.10.018

      摘要 (746) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对新型井下排水泵驱动气缸活塞中使用的双三角滑环式密封圈,建立其二维轴对称与三维实体有限元模型。采用二维轴对称模型分析滑环的最小厚度、圆弧半径、宽度与O形圈预压缩量等几何参数和介质压力、往复运动速度、环境温度等工作参数对其静密封和往复动密封性能的影响。采用三维实体模型分析环向接触应力分布和活塞径向偏心对密封性能的影响。结果表明:在静密封中,除滑环宽度外的几何参数会对主密封面的接触应力大小和分布产生较大影响;介质压力增加时,密封圈具有较好的自封性;环境温度的增加会降低最大接触应力与O形圈的最大Mises应力;在动密封中,最大接触应力随时间呈波动变化,介质压力、运动速度与环境温度在一定范围内会影响其密封性能;当活塞处于径向偏心运动状态时,密封性能会随着偏心量的增大而明显降低,故应采取措施尽量提高活塞在气缸中的同轴度。

    • 可控挤压油膜阻尼器振动特性实验研究

      2018, 43(10):111-115. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.10.019

      摘要 (831) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种新型可控挤压油膜阻尼器(简称CSFD),并实验研究该CSFD支撑的轴承-转子系统的振动特性。利用数值方法计算得到了转子系统的临界转速和振型图;搭建柔性转子振动试验台,在不同转速和不同的供油压力下,对轴颈处位移信号进行测试和分析研究。实验结果表明:与普通圆瓦轴承相比,CSFD轴承对转子的振动起到良好的抑制作用;无论是在低速还是高速情况下,CSFD轴承的供油压力越大,转子的振幅越小,特别是在临界转速下减振效果显著。通过HilbertHuang变换对升速位移信号进行分析,发现随着供油压力的增加,竖直方向上在临界转速时的能量发散现象严重,出现较多高频成分。

    • 碱处理的竹纤维填充聚甲醛复合材料的摩擦学特性

      2018, 43(10):116-120. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.10.020

      摘要 (794) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用不同质量分数的NaOH处理的竹纤维填充聚甲醛(POM),通过双螺杆挤出机造粒然后注塑制备一系列POM复合材料试样,并考察其摩擦磨损性能。结果表明:质量分数10%NaOH碱液对竹纤维除杂效果最佳,处理后竹纤维极性降低,纤维润湿性提高,从而改善了与POM的相容性;随着NaOH质量分数的增加,竹纤维填充复合材料的摩擦因数稳定提高,磨损率总体降低,其中质量分数125% NaOH处理的竹纤维填充POM复合材料的干滑动摩擦因数为015,磨损率相比纯POM下降446%。通过对不同摩擦副磨损表面的SEM分析,探讨其磨损机制。结果表明:纯POM表面留下了很深的磨损沟槽,表面破损严重,而竹纤维改性后的复合材料表面没有出现明显的沟槽和划痕,而是产生了微弱的剥离裂纹和零散的颗粒,表现为疲劳磨损。

    • 综合集成赋权法在减速箱运行状态评价中的应用

      2018, 43(10):121-126. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.10.021

      摘要 (792) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了科学确定减速箱状态评价指标的权重,应用基于博弈论的综合集成赋权法,通过运用改进的层次分析法(AHP)和熵值法分别对评价指标进行主客观赋权,然后采用基于博弈论的综合集成赋权法将主客观权重进行有机耦合,得到各指标的综合权重;用不同的劣化值来定量描述减速箱的运行状态,建立一种减速箱运行状态的综合评价模型。通过对某石化公司YR7004减速箱齿轮故障分析表明,该方法能够有效实现减速箱运行状况的综合评价,为视情维修提供理论依据。

    • 航空发动机高温W形金属密封环的失效分析及优化验证

      2018, 43(10):127-131. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.10.022

      摘要 (765) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决某型航空发动机试车过程中W形金属密封环剥落失效问题,在完成断口分析的基础上,对W形金属密封环装配应力、工作应力进行分析。结果表明,初始装配时的压缩量偏大、工作环境压差较高是造成密封环剥落的主要原因。对W形密封环各参数的影响进行分析,提出合理控制初始装配压缩量范围、增加壁厚的改进措施。发动机长试验证了W形密封环改进措施的有效性。

    • 低温地弹簧油的研发

      2018, 43(10):132-134. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.10.023

      摘要 (739) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对国产地弹簧油存在的黏温特性、氧化安定性、抗磨性以及抗噪性较差的问题,通过对基础油以及添加剂的试验研究,研发一种具有良好的低温流动性和抗氧化性、低噪性的地弹簧油。现场装机测试表明,该地弹簧油在高温低温等苛刻环境下使用性能高于国家标准;耐久试验机试验后,油品无明显发臭、变黏、发黑等现象,完全满足使用要求。

    • 磨损实时监测技术在某挤压机组运维中的应用

      2018, 43(10):135-140. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.10.024

      摘要 (740) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:某型挤压机组存在的监测部位多、离线分析工作量大、分析工作耗时长的问题,严重影响监测的时效性。针对这一问题,探讨磨损实时监测技术在该挤压机组中的应用。介绍磨损实时监测系统的硬件和软件组成,以及磨损实时监测系统的现场安装及监测系统油路设计。现场运行结果表明,磨损实时监测技术及时地发现了系统运行中出现的油品性能劣化及水污染问题,为机组的预知性维修与主动性维护提供及时、准确的技术支持。

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