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  • 2018年第43卷第12期文章目次
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    • 模具钢表面激光毛化织构摩擦磨损性能试验研究

      2018, 43(12):1-6. DOI: 103969/jissn0254-0150201812001

      摘要 (1007) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高模具的使用寿命,以模具钢5CrNiMo为研究对象,在试样表面加工不同面积占有率及高度的毛化织构,采用单因素轮换法,开展织构化试样的摩擦磨损性能试验研究。结果表明:毛化织构面积占有率对跑和后试样摩擦因数影响不大,但织构面积占有率越大,其跑和阶段的摩擦因数波动越小,跑和性能越优;毛化织构高度对平均摩擦因数影响较大,织构高度越低,跑和稳定后平均摩擦因数越小;织构试样磨损量均小于未织构试样,织构面积占有率越大,织构高度越低,磨损量越小。与未织构试样相比,面积占有率45%、毛化高度35 μm的织构试样可使摩擦因数减小85%,磨损量减小99%,表明激光毛化织构技术可优化塑性成形模具的摩擦学性能。

    • 热效应和弹性变形耦合条件下浮环轴承润滑静特性

      2018, 43(12):7-15. DOI: 103969/jissn0254-0150201812002

      摘要 (1063) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:当浮环轴承转子系统高速旋转时,油膜温升和浮环弹性变形是不可避免的。为研究油膜温升和浮环弹性变形对浮环轴承润滑静特性的影响,建立浮环轴承热流体动力润滑模型,利用数值差分法联立求解雷诺方程、能量方程、Rolelands黏温方程、浮环弹性变形方程和内外油膜膜厚方程,将油膜压力场、温度场和浮环弹性变形进行耦合分析,得到热效应和浮环弹性变形耦合影响下的油膜温升和浮环弹性变形量。结果表明:浮环轴承内外油膜温升和浮环弹性变形量随着偏心率的增加都逐渐增大;浮环弹性变形降低了内油膜温升,增加了外油膜温升;油膜温升降低了浮环弹性变形量;在耦合条件下内外油膜承载力、端泄流量和摩擦功耗均降低。

    • 典型线路下重载机车胶泥缓冲器泄漏故障分析

      2018, 43(12):16-21. DOI: 103969/jissn0254-0150201812003

      摘要 (972) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对典型线路下重载机车使用的缓冲器QKX100出现的胶泥泄漏现象,使用铁科院纵向动力学计算软件进行典型线路下重载货运列车的纵向动力学计算;结合胶泥芯子的结构原理,分析钩缓系统故障产生的原因。分析结果表明:在持续的陡坡线路上,变坡度会引起车钩力的剧烈变化,而在进行循环制动时,列车的中后部出现较大纵向冲动;而在此种线路条件下,QKX100弹性胶泥缓冲器的作用也越频繁,因此缓冲器动密封圈的磨损就会加大,胶泥泄漏的也就越大。为了改善缓冲器工作状态,应采用适当的机车操作、合理的列车编组以及更严格的缓冲器生产管控。

    • 一种基于反向泵送机制的唇形密封解析模型

      2018, 43(12):22-27. DOI: 103969/jissn0254-0150201812004

      摘要 (1018) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:旋转轴唇形密封应用广泛,泵送率和摩擦力矩是评价密封性能的主要依据。基于反向泵送机制,提出一种研究唇形密封性能的解析模型。基于静态力学特性有限元仿真和粗糙峰微单元流场分析,结合混合润滑模型计算结果,建立泵送率和摩擦力矩的计算公式,通过台架实验确定公式中的待定常数。采用解析公式计算其他唇形密封泵送率和摩擦力矩,计算结果与实验测量值、数值仿真结果具有很好的一致性。该解析模型计算简单,可以用于唇形密封的工程设计与分析。

    • 润滑油含水量对轴承性能影响的试验研究

      2018, 43(12):28-32. DOI: 103969/jissn0254-0150201812005

      摘要 (1194) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究润滑油含水量超标时轴承的运行性能,搭建了滑动轴承试验台,通过试验研究了在不同含水量的润滑油对滑动轴承温度、摩擦力矩及轴心运动轨迹的影响。试验发现,润滑油含水量较低(质量分数05%以下)时对滑动轴承的温度、摩擦力矩和轴心轨迹影响不大,但含水量达到一定程度时(如超过质量分数05%)会使轴心轨迹重复性变差,导致转子运转有不稳定的趋势出现。这表明润滑油含水会对滑动轴承运行性能造成一定的影响,更为准确的结果还需长期的实验验证。

    • 高压自紧密封式法兰的密封性能分析

      2018, 43(12):33-37. DOI: 103969/jissn0254-0150201812006

      摘要 (998) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决高压自紧密封法兰在特定环境下泄漏的问题,利用SolidWorks建立高压自紧密封式法兰的三维模型,从法兰密封环应力分布均匀性的角度,利用有限元分析软件ANSYS和图像处理软件MATLAB,分析法兰密封环尺寸、螺栓预紧力和法兰刚度对密封性能的影响。结果表明:密封环外径对法兰密封环的应力分布均匀性有显著影响,密封环外径存在一个最佳区间;考虑到整个法兰系统的结构紧凑性以及密封分布均匀性,建议对外半径为4715 mm的法兰系统的密封环取最佳半径为569 mm;法兰刚度、螺栓预紧力对法兰密封环的应力分布均匀性无显著影响。

    • 点接触混合润滑闪温分析

      2018, 43(12):38-42. DOI: 103969/jissn0254-0150201812007

      摘要 (996) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于统一的Reynold方程系统,数值分析点接触混合润滑固体表面温度分布。采用瞬态移动点热源积分方法计算闪温,通过两表面温度平衡方程迭代确定热流分配系数,研究在不同卷吸速度和滑滚比情况下,光滑表面和非高斯随机粗糙表面点接触混合润滑的温度分布。结果表明:数值模拟得出的两表面温差很小,符合实际情况;非高斯随机粗糙表面与光滑表面最大温升都在出口区,非高斯随机粗糙表面比光滑表面温升更高;滑滚比一定时,卷吸速度越大两表面温升越大;卷吸速度一定时,滑滚比越大两表面温升越大。

    • 原油润滑条件下含不同粒径氧化锌丁腈橡胶的摩擦磨损行为

      2018, 43(12):48-51. DOI: 103969/jissn0254-0150201812009

      摘要 (1043) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探讨氧化锌粒径变化对丁腈橡胶(NBR)性能的影响,分别制备普通和纳米氧化锌填充NBR试样,在原油介质中考察2种试样的溶胀性能,运用往复微机控制摩擦磨损试验机,考察原油润滑条件下2种试样的摩擦磨损行为,利用扫描电子显微镜观测其磨损表面形貌。结果表明:与添加普通级化锌试样相比,添加纳米氧化锌试样耐原油溶胀性更好,且在原油润滑条件下具有更小的摩擦因数和较小的磨损量。由扫描电镜分析可见,原油润滑条件下2种试样磨损表面均出现了Schallmach 斑纹,显示出典型的黏弹性材料摩擦磨损的特征,但含纳米氧化锌试样磨损程度好于含普通氧化锌试样。纳米氧化锌填充丁腈橡胶具有较高的交联程度,致密的交联网络可有效阻止外界油分子侵入橡胶基体,减轻外界机械应力对于磨损表面的破坏程度,因而表现出了优异的摩擦学性能。

    • 几种不同衬层材料水润滑轴承的润滑特性分析

      2018, 43(12):52-56. DOI: 103969/jissn0254-0150201812010

      摘要 (1027) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:以船舶水润滑轴承为研究对象,建立水润滑轴承双向流固耦合模型,采用有限元法研究偏心率为06时,赛龙、飞龙、丁腈橡胶和超高分子聚乙烯4种不同衬层材料水润滑轴承的润滑特性。研究结果表明:转速一定时,4种衬层材料沿轴向和周向的衬层变形分布较为一致,其中丁腈橡胶衬层的变形最大;4种衬层材料沿轴向和周向的压力分布趋势也较为一致,最大的压力值均出现在210°~270°之间,同时在270°~30°之间水膜压力波动较大。4种衬层材料的摩擦因数均随转速的增大呈现先增大后减小的趋势,其中丁腈橡胶的摩擦因数最大,超高分子聚乙烯的摩擦因数最小。

    • 口腔环境下巧克力摩擦性能影响的试验研究

      2018, 43(12):57-62. DOI: 103969/jissn0254-0150201812011

      摘要 (997) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探讨口腔加工时间对典型高脂高糖食品的摩擦性能影响,开展口腔环境下巧克力摩擦性能的影响因素研究。以人工唾液和某品牌巧克力配制不同巧克力质量分数的混合溶液,改变聚二甲基硅氧烷(PDMS)基础液和固化剂的比例分别制备硬PDMS和含微凸体的软PDMS材料,基于陶瓷球对软PDMS和硬PDMS对软PDMS的两组摩擦副,在MFT-5000摩擦试验机上开展混合溶液在不同载荷和滑动速率的摩擦性能研究,讨论混合溶液与摩擦副的作用机制。结果表明:巧克力在口腔加工过程的摩擦性能与其质量分数、载荷、滑动速率和摩擦副等因素有关,随着巧克力质量分数的降低,巧克力的摩擦因数总体上是减小,这意味着消费者能够获得更好的丝滑感;载荷和滑动速率对巧克力摩擦性能的影响与摩擦副的选取有关,但滑动速率比载荷对其摩擦因数的影响更显著,研究结果为巧克力摩擦性能和口感的系统评价提供参考。

    • 进油孔方案对齿轮传动涡扇发动机滑动轴承润滑特性的影响

      2018, 43(12):63-68. DOI: 103969/jissn0254-0150201812012

      摘要 (965) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:齿轮传动涡扇(Geared Turbofan,简称GTF)发动机星型齿轮传动系统的滑动轴承是整个驱动系统的关键部件,为提高其润滑性能,利用 ANSYS Fluent 软件,建立3种进油孔方案的GTF滑动轴承润滑性能计算模型,3种方案包括两孔(两个进油孔)、同直径三孔(三个进油孔,孔径与两孔方案的孔径相同)和同面积三孔(三个进油孔,三孔总面积与两孔方案的两孔总面积相同),研究不同进油孔方案对GTF滑动轴承油膜承载力、摩擦功耗、流量、油膜压力分布和油膜温度分布等性能的影响规律。结果表明:轴承油膜压力中存在明显的负压现象;3种进油孔方案相比,同面积三孔方案的最大油膜压力最大,同直径三孔方案的流量最大,两孔方案的承载力最大、流量最小;最大油膜温度出现在轴承右下角靠近进油槽处,同面积三孔方案的油膜最高温度和最大温升均最小。综合考虑油膜承载能力和润滑油流量,两孔方案的轴承是滑动轴承的较佳选择。

    • 纳米WS2作为润滑油添加剂的分散稳定性及摩擦学性能

      2018, 43(12):69-75. DOI: 103969/jissn0254-0150201812013

      摘要 (943) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:将纳米二硫化钨微粒作为低温切削油CTY-B的添加剂,制备不同质量分数的纳米二硫化钨油样,考察Span-80、十二烷基苯磺酸钠及聚乙二醇6000作为表面活性剂对油样分散稳性能的影响,采用HRS-2M型高速往复摩擦试验机研究纳米二硫化钨对低温切削油CTYB摩擦学性能的影响,使用扫描电子显微镜观察磨损表面的形貌,利用能谱仪测定磨损表层的元素含量,并对润滑机制进行分析。试验结果显示:Span-80作为表面活性剂对纳米二硫化钨的分散效果最优;纳米二硫化钨能够有效提升低温切削油CTY-B的摩擦学性能,当添加的质量分数为2%时,摩擦因数以及磨痕宽度相比基础油润滑条件下分别降低了24.8%和16.4%;在摩擦过程中纳米二硫化钨易沉积在磨损表面的低凹处,形成一层不连续的保护薄膜,从而降低接触面的损伤并起到一定的修复作用。

    • 枞树型槽上游泵送机械密封稳态特性数值分析

      2018, 43(12):76-80. DOI: 103969/jissn0254-0150201812014

      摘要 (1033) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对电机轴承密封可靠性差的问题,提出一种适用于电机的枞树型槽上游泵送机械密封。在MATLAB环境下求解液膜稳态雷诺方程,得到枞树型槽上游泵送机械密封端面液膜压力分布,分析端面结构参数如槽深比、螺旋角、槽坝比对密封稳态特性的影响规律,并给出枞树型槽结构参数的设计优选范围。结果表明:该机械密封具有较好的动压效应;随着槽深比的增加,开启力、泵送量和液膜刚度均先增大后迅速减小,摩擦因数则缓慢增大;随着螺旋角的增大,开启力和泵送量逐渐减小,刚度先增大后减小;随着槽坝比的增大,开启力和泵送量增加,摩擦因数增大,刚度先逐渐增大而趋于稳定;槽深比和螺旋角对枞树型槽上游泵送机械密封的稳态特性影响较大,而槽坝比的影响较小;取槽深比1.0~4.0、螺旋角15°~25°、槽坝比1.5~2.5时,机械密封可获得较大开启力和液膜刚度、较小摩擦因数等较好的综合性能。

    • Kriging代理模型在间隙铰接副磨损优化中的应用

      2018, 43(12):81-87. DOI: 103969/jissn0254-0150201812015

      摘要 (989) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对机械系统中多间隙铰接副等的磨损寿命设计优化问题,结合Kriging代理模型和序列二次优化算法实现机械系统中多个间隙铰接副磨损预测和等磨损寿命设计。基于磨损与机构动力学耦合计算方法,引入Kriging代理模型,构建了“设计变量-拉丁方试验设计-代理模型-设计优化”的集成化自动分析流程,并以Matlab工具箱和自编优化设计程序开发了计算程序。通过曲柄滑块机构中2个间隙铰接副磨损优化分析和试验对比,结果表明,基于代理模型的铰接副磨损优化结果只有47%的偏差,可在保持较高精度的前提下大幅提高计算效率,为机构多铰接副等磨损寿命设计提供工具。

    • 分段压裂可降解涂层球座密封设计

      2018, 43(12):88-91. DOI: 103969/jissn0254-0150201812016

      摘要 (1036) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对分段压裂可降解球座在井下环境中易自行降解使密封时间较短的问题,基于发明问题解决理论(TRIZ)技术冲突解决原理提出一种涂层球座锥面的创新设想,采用热喷涂工艺在可降解球座锥面制备耐降解金属涂层;应用Pro/E软件建立可降解球及球座相接触的三维几何模型,应用ANSYS软件对可降解涂层球座进行有限元仿真分析,并对可降解球座涂层锥面进行承压性能试验。仿真结果表明:可降解球的接触应力集中区域主要位于球座接触密封的涂层锥面,在接触面上的接触应力最大,最大应力值为205 MPa,并向两侧递减。试验结果表明:可降解球与球座涂层锥面可形成良好的密封系统,并且具备50 MPa承压性能。

    • 新型单兵爬墙装备专用吸盘密封结构设计与仿真分析

      2018, 43(12):92-96. DOI: 103969/jissn0254-0150201812017

      摘要 (1020) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高现用单兵爬墙装备专用吸盘的密封性能,设计一种采用双层密封的新型密封结构,其外层采用丁腈橡胶来提供足够大的剪切强度和保证吸盘内部流场的稳定性,内层采用硅泡沫橡胶以便更好地补充墙壁的缝隙,减少真空吸盘的气体泄漏量。利用有限元分析软件Abaqus对2种吸盘的密封结构进行进行仿真分析,并比较2种密封结构陷入墙壁分格缝的变形量大小。仿真结果表明,新结构的缝隙填充率可以达到40%,远大于现用密封结构的缝隙填充率2%。利用Fluent软件对变形后的2种吸盘的内部流场进行分析,发现新结构的真空度提高了10%左右,因而从理论上证明了新型密封结构工作的有效性。

    • 含氢类富勒烯碳薄膜制备及超滑性能研究进展

      2018, 43(12):97-103. DOI: 103969/jissn0254-0150201812018

      摘要 (1038) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:类富勒烯碳薄膜是一种由弯曲石墨烯镶嵌的非晶网络复合结构,正是由于这种弯曲石墨烯结构(类富勒烯结构)的存在,赋予了薄膜高的硬度,优异的弹性恢复和超低摩擦性能(摩擦因数为0.002~0.009)。综述含氢类富勒烯碳薄膜制备方法、纳米结构调控机制、超低摩擦学机制及后处理对薄膜摩擦学性能的影响;探讨含氢类富勒烯碳薄膜在汽车发动机方面的应用,指出其可有效降低发动机部件的摩擦磨损,有利于发动机的节能减排;总结氢类富勒烯碳薄膜未来工程应用的潜在挑战,指出类富勒烯碳薄膜虽在可控范围内具有超滑性能,但未来如何实现全工况范围超滑和固油复合超滑将是一个主要研究方向。

    • 海水环境下陶瓷材料的摩擦学行为研究现状

      2018, 43(12):104-110. DOI: 103969/jissn0254-0150201812019

      摘要 (984) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:综述海水环境下陶瓷材料与陶瓷、金属、聚合物等材料配副在海水环境下的摩擦学行为的研究现状,以及海水环境下陶瓷配副材料的发展趋势和应用前景。指出在海水环境下陶瓷与陶瓷配副材料的研究需综合考虑水分子对摩擦副摩擦磨损的抑制和促进作用,陶瓷与聚合物配副材料的研究需考虑对偶件腐蚀和吸水塑化等现象的影响,陶瓷与金属配副材料的研究应完善化学腐蚀和机械磨损交互作用的定量分析。建议应建立陶瓷摩擦副材料试验技术数据库并开发其评价体系,使得陶瓷摩擦副材料性能评价指标化、定量化。

    • 往复密封件实验研究方法概述

      2018, 43(12):111-114. DOI: 103969/jissn0254-0150201812020

      摘要 (1089) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过对往复密封实验研究的总结,指出在往复密封研究过程中最为关注的5个变量,包括接触压力、接触区宽度、接触区油膜厚度、密封圈的摩擦力和泄漏率;分别介绍5个变量的各种测量办法,如光弹法、透明轴法、电容法、拉压传感器法、气压法等。

    • 发动机连杆小头轴承弹性流体动力润滑分析

      2018, 43(12):115-123. DOI: 103969/jissn0254-0150201812021

      摘要 (997) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:分析某型发动机连杆小头衬套发黑变色的原因,指出高温是衬套发黑变色的主要原因,且高温是由于连杆和活塞销摩擦引起的。为研究连杆小头轴承的润滑情况,建立活塞销、连杆和活塞的有限元模型,并对其进行自由度缩减;建立连杆小头轴承EHD仿真分析模型,对连杆小头轴承油膜压力、粗糙接触压力、油膜厚度和润滑油泄油量等润滑特性参数进行分析。结果表明,润滑油流动不畅是导致衬套发黑变色的主要原因。提出了匹配连杆小头孔型线和调整活塞销刚度的综合改进措施,结果表明:采用匹配孔型线的连杆小头衬套及增加活塞销刚度均可降低最大粗糙接触压力,改善润滑。

    • 某型电控单体泵挺柱体组件润滑结构的改进

      2018, 43(12):124-128. DOI: 103969/jissn0254-0150201812022

      摘要 (1055) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:对某型电控单体泵挺柱体组件的润滑方式进行了分析,针对其润滑结构存在的润滑油流量不足且分布不均的问题,通过增加进油孔和泄油槽对其结构型式进行了改进。仿真结果表明,改进后的润滑结构显著增大了挺柱体环形缝隙的润滑油流量以及滚轮-凸轮运动副的润滑油流量,使挺柱体组件的润滑油分布更加合理。100 h全速全负荷可靠性考核试验结果表明,改进后的润滑结构改善了挺柱体组件的润滑效果,使电控单体泵系统可靠性得到明显提高。

    • 全面润滑管理提升在金矿企业中的应用

      2018, 43(12):129-132. DOI: 103969/jissn0254-0150201812023

      摘要 (959) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:招金矿业拥有从勘探、开采、加工到冶炼为一体的完整专业化黄金和有色金属产业链,整个生产工艺流程中涉及大量的油润滑设备,用到的润滑油种类达307种。通过润滑可靠性评估、油品选型优化、现场标准化提升、润滑管理体系宣贯等润滑管理专项的开展,润滑油种类下降为37种,油品年采购费用下降20%多,设备润滑可靠性大幅提升,有效地改善了企业设备先进、润滑管理落后的局面。

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