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  • 2018年第43卷第2期文章目次
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    • 40Cr在高压液固两相流中的冲蚀行为

      2018, 43(2):1-5. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.02.001

      摘要 (1336) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究钻井液中的固相颗粒对控压钻井节流阀阀芯表面轮廓冲蚀的影响,采用高压水携砂喷射法模拟节流阀阀芯工作环境,探究节流阀阀芯材料40Cr在不同攻角下的冲蚀行为,分析冲蚀量与攻角的关系;采用三维扫描仪测量冲蚀后材料的表面形貌,采用扫描电镜(SEM)观测材料冲蚀区的微观形貌,分析不同攻角下材料的冲蚀磨损机制。结果显示:当攻角由15°增加到90°时,试件冲蚀斑坑深度、冲蚀质量损失呈现先增加再减小的趋势,并在45°时达到最大,同时,冲蚀斑坑形状由椭圆形状逐渐向圆形变化;随着冲蚀时间的延长,在攻角为45°时冲蚀质量损失以指数方式增加;40Cr材料在低角度冲蚀为“犁削”作用,高角度为“冲击锻打”,在整个冲蚀过程中2种损伤机制并存,在45°时2种作用效果最大。研究表明:通过改变阀芯轮廓使粒子攻角避开45°附近,可减少节流阀冲蚀磨损。

    • 表面织构布置方式对高分子材料摩擦磨损的影响

      2018, 43(2):6-11. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.02.002

      摘要 (1306) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:摩擦副动环使用316不锈钢材料,静环分别选用赛龙SXL、研理PREM和研理UNIV 3种高分子材料,通过摩擦磨损试验评估水润滑条件下凹坑表面织构布置方式对3种摩擦副的摩擦因数和磨损量等参数的影响规律,筛选合适的织构布置方式及摩擦副的高分子材料。试验结果表明,当硬材料与软材料作为一对摩擦副时,织构应布置在软材料试样上,这样有利于防止软材料变形后的凸峰嵌入到硬材料的织构凹坑中,可减小摩擦与磨损,改善摩擦副的润滑状况;此外,当表面织构布置在软材料试样上时,摩擦因数也最小;研究的 3种高分子材料中,研理UNIV具有较好的摩擦学性能。

    • TiAlN,CrAlN和TiCrN涂层的制备及摩擦学性能研究

      2018, 43(2):12-17. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.02.003

      摘要 (1353) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:运用直流和射频磁控共溅射的方法制备TiAlN、CrAlN和TiCrN 3种涂层,研究涂层的力学性能及在空气和水基切削液中的摩擦学性能,揭示其磨损机制。研究发现,Al元素主要以固溶体形式存在于TiAlN和CrAlN涂层内;3种涂层的显微硬度分别为HV7193、HV10225和HV9735。在空气中TiAlN、CrAlN和TiCrN涂层与SUS440C钢球对摩的稳态摩擦因数分别为125、114和131,TiAlN和CrAlN涂层的磨损机制主要是氧化磨损,而CrTiN涂层以磨粒磨损为主;而在水基切削液中3种涂层与SUS440C钢球对摩的摩擦因数明显降低,其对应的稳态摩擦因数分别为044、047和077,但磨痕上的划痕加剧,其磨损机制以磨粒磨损为主。

    • 丁腈橡胶热空气老化力学性能分析及贮存寿命预测

      2018, 43(2):18-25. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.02.004

      摘要 (1450) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:老化是影响橡胶弹性体密封力学性能和使用寿命的重要因数之一。通过对丁腈橡胶密封材料进行不同温度下的热氧老化加速实验,开展老化实验时间及老化温度对橡胶力学性能的影响分析,并基于Arrhenius方程进行温度外推的方法预测橡胶贮存寿命。结果表明:随老化温度的升高和老化时间的延长,丁腈橡胶的硬度增大、拉断伸长率下降,100%定伸应力先迅速上升后趋于平缓,而拉伸强度在老化初期升高后期下降,压缩永久变形逐渐增大;当老化温度超过105 ℃后,丁腈橡胶的力学性能快速降低;以拉断伸长率为寿命预测评价指标推导出丁腈橡胶在23 ℃下的老化失效时间约为13年。

    • 酯类航空润滑油热氧化安定性评价方法研究

      2018, 43(2):26-30. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.02.005

      摘要 (1437) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用差示扫描量热法(DSC)对经过不同温度、不同时间反应后的航空润滑油基础油癸二酸二-2-乙基己酯(DIOS)、50-1-4φ航空润滑油及加入抗氧剂的基础油进行动态和静态氧化试验,通过分析处理热流曲线,分别得到不同油样的起始氧化温度(IOT)和氧化诱导期(OIT),并对添加抗氧剂前后油样的氧化安定性进行评价。结果表明:3种油样的IOT值与OIT值分别处于206~255 ℃和12~31 min的范围内,且随着初始反应温度的增加和反应时间的延长,油样IOT值与OIT值都呈先减小后增大再减小的总体下降趋势,表明在更高温度、更长时间下反应后,油样的氧化安定性会变差;油品的OIT值变化规律与IOT值的相同,表明采用这2种指标来评价油样的氧化安定性结果基本一致;添加抗氧剂后的基础油油样的IOT值均呈增大趋势,表明该抗氧剂可提升基础油的氧化安定性,而对于成品油50-1-4φ,由于多种添加剂的协同作用效果,相比单一添加抗氧剂,油品的氧化安定性得到了进一步提高。

    • 高速轮轨粗糙表面法向和切向接触刚度研究

      2018, 43(2):31-35. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.02.006

      摘要 (1349) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为准确计算高速轮轨粗糙表面法向和切向接触刚度,基于WM函数分形理论建立高速轮轨表面粗糙度三维数值模型;分析轮轨法向和切向接触刚度理论,运用有限元法离散轮轨接触面建立轮轨粗糙表面接触有限元简化模型;基于罚函数的面-面接触算法定义轮轨接触,加载位移载荷计算轮轨法向和切向接触刚度。计算结果表明:接触载荷作用下考虑轮轨表面粗糙度可更为准确地计算法向和切向接触刚度;轮轨法向接触刚度受法向载荷影响较大,且随着法向载荷的增加而增加,而摩擦因数对法向接触刚度的影响甚微;轮轨切向接触刚度随着法向载荷和摩擦因数的增加而增加,随着切向载荷的增加而减小。

    • 一种中低速轴承润滑脂的拖动特性及其模型研究

      2018, 43(2):36-40. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.02.007

      摘要 (1359) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用自行设计的润滑剂弹流拖动力试验台,模拟轴承实际工况对一种复合磺酸钙基脂进行拖动力测试以及拖动曲线的分析,利用传统的TeaarwerkJonson(TJ)弹塑性模型和一种四参数指数模型对试验数据进行拟合和回归分析,讨论适用于该复合磺酸钙基脂的拖动特性预测模型。结果表明:该润滑脂在中低速、重轻载下具有优良的润滑特性,其拖动系数随载荷的增大而变大,随滚动速度的增大而减小,拖动曲线的线性区斜率在高速时基本一致;在工况载荷较大时,TJ模型拟合结果存在较大误差,说明其不适合拟合存在明显热效应的拖动曲线;四参数指数模型对整体实验数据的拟合精度较高,可以用来研究这种润滑脂的拖动特性。

    • WC-10Co-4Cr涂层高温微动磨损特性

      2018, 43(2):41-46. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.02.008

      摘要 (1291) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:西南交通大学牵引动力国家重点实验室摩擦学研究所

    • 滑动轴承表面形貌的分形模拟及对摩擦学性能的影响

      2018, 43(2):47-52. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.02.009

      摘要 (1308) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:运用分形理论对滑动轴承粗糙表面进行模拟,研究粗糙表面对其膜厚、压力以及承载力的影响。进一步模拟两向异性粗糙表面,比较轴承圆周及轴向方向上粗糙表面对轴承承载及摩擦性能的影响。结果表明:在一定载荷下,轴瓦表面分形维数越小,尺度系数越大,则轮廓幅值越大,表面轮廓越简单,越难形成润滑膜;表面轮廓幅值对润滑膜压力影响明显,幅值越大,润滑膜压力分布越不平滑,润滑性能越差;表面分形维数越小,特征粗糙度值越大,则承载力越低,摩擦力越大,且圆周方向上的分形维数以及特征粗糙度的影响要比轴线方向的影响大。

    • 不同类型织构的动压润滑性能评价方法及实验验证

      2018, 43(2):53-59. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.02.010

      摘要 (1474) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于雷诺方程建立牛顿流体润滑条件下单一织构表面动压润滑理论模型,求解不同类型织构表面动压润滑性能,计算织构表面偏态和峰值,从偏态和峰值角度分析织构类型对动压润滑性能的影响;开展压裂泵模拟工况下柱塞-密封橡胶摩擦副单元摩擦学实验,研究不同织构类型对柱塞密封副摩擦磨损性能的影响。实验结果验证基于偏态和峰值分析织构类型对动压润滑性能影响的合理性。仿真结果表明,相同条件下,对于不同类型表面织构,表面偏态越小、峰值越大,其动压润滑性能越好;研究的3种织构中,圆形织构表面动压润滑性能最优,其次分别为椭圆织构表面和条形织构表面。与仿真结果类似,实验研究表明,圆形织构润滑减磨性能最优,其次为椭圆织构、条形织构。

    • 静密封条件下摆动油缸端面密封的建模与仿真

      2018, 43(2):60-64. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.02.011

      摘要 (1568) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:叶片式液压摆动油缸正常运行的关键之一在于端面密封的密封可靠性。对叶片式液压摆动油缸端面密封在静密封条件下进行数学建模,通过对该模型求解得出端面密封与转子、定子之间的接触压力,同时运用有限元软件对端面密封与转子、定子的接触压力进行仿真求解。在预压缩量0~0.5 mm,油压0~20 MPa范围内,接触压力的解析解和有限元分析结果相近,同时样机实验结果也验证了在单侧预压缩量为0和0.1 mm,油压在0~20 MPa范围时模型的正确性,这表明所建立的端面密封模型可用于判断端面密封在静密封条件下的密封可靠性。

    • 基于流变特性的润滑脂胶体分散体系性能评价

      2018, 43(2):65-70. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.02.012

      摘要 (1393) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种基于流变特性测试的润滑脂胶体分散体系性能评价方法,可实现润滑脂静态缠结、动态结构强度和结构恢复的系统评价。该方法综合采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和旋转流变仪的黏弹性测试实验探究润滑脂皂纤维结构及其缠结形态变化规律;采用旋转流变仪连续剪切模式下的控制应力实验考察润滑脂胶体分散体系结构强度;借助旋转流变仪振荡模式下的控制应力实验探究润滑脂结构恢复性能。通过对静态热处理后润滑脂样品性能评价的检验,验证了该方法能够较全面反映润滑脂胶体分散体系的性能变化情况。

    • 考虑扰动频率的可倾瓦轴承动力学建模及数值模拟

      2018, 43(2):71-77. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.02.013

      摘要 (1479) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:可倾瓦轴承瓦块的摆动性增加了系统的自由度,对轴承油膜动力系数计算有很大影响,而目前的研究在计算流体动压润滑可倾瓦轴承油膜动力系数时未考虑轴颈与瓦块扰动频率的影响。针对这一问题,对考虑扰动频率的可倾瓦轴承动力学建模及动力系数计算方法进行研究,提出考虑扰动频率的可倾瓦轴承频率-缩减(FrequecyReduced)动力学模型,详细推导考虑扰动频率的可倾瓦轴承频率-缩减油膜动力系数矩阵形式。采用NewtonRaphson 迭代法计算给定载荷和转速工况下的轴承的静平衡位置,利用有限元数值方法求解油膜刚度系数与阻尼系数。结果表明,瓦块和轴颈的扰动频率对可倾瓦动压轴承动态刚度和阻尼影响较大,随着扰动频率增大,阻尼系数的直接项增大,阻尼系数的交叉项变化不大;刚度系数的直接项数值减小,交叉项变化不大。

    • 碳化硅陶瓷摩擦磨损性能及摩擦过程中接触应力分析

      2018, 43(2):78-81. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.02.014

      摘要 (1461) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用MMW-1A多功能立式摩擦磨损试验机,以全因子设计的方法研究干摩擦条件下,载荷和转速两因素对摩擦因数与磨损量的影响。摩擦因数与磨损量的方差分析结果表明,转速对摩擦因数的影响更为显著,而载荷对SiC磨损量的影响更为显著。结合ABAQUS有限元分析软件对SiC陶瓷与45#钢的摩擦过程进行模拟仿真,得到摩擦过程中接触区域的应力分布,同时还探讨SiC陶瓷的磨损机制。结果表明:SiC陶瓷表面的最大等效应力位于接触区边缘,最大拉应力位于滑动前方,最大压应力位于滑动后方;不同应力下SiC陶瓷表面的磨损机制也不一样,主要表现为黏着磨损、磨粒磨损、犁沟磨损。

    • 工艺参数对低树脂基刹车片性能的影响

      2018, 43(2):82-86. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.02.015

      摘要 (1508) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:以正交试验法进行工艺参数设计,采用一次热压成型技术制备出低树脂基刹车片;利用多种分析测试设备测定低树脂基刹车片的摩擦磨损性能和机械物理性能;借助正交极差分析法判定各工艺参数对性能的影响程度,并观察磨损表面和磨屑的微观形貌。研究表明:热压温度对摩擦因数的影响最大,采用160 ℃热压温度处理的试样摩擦因数较高;固化时间对磨损率的影响最大,采用11 h固化时间的试样磨损率较低;压力对硬度的影响最大,采用22 MPa压力的试样硬度大;固化时间和热压温度都影响剪切强度,在一定范围内,固化时间越长热压温度越高则剪切强度越高。

    • 特殊螺纹接头双主密封结构密封性能分析

      2018, 43(2):87-93. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.02.016

      摘要 (1413) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对油气井日益苛刻的环境,基于特殊螺纹密封机制,提出一种由锥面对锥面和柱面对球面组合的双主密封螺纹接头结构。采用有限元法对比分析双主密封、锥面对锥面密封、柱面对球面密封3种主密封结构在上扣、拉伸、压缩、拉伸和内压、拉伸和内外压5种工况下,密封面接触应力、接触长度的变化情况,得到3种主密封结构的密封能力随载荷的变化规律。分析结果表明,与单主密封接头相比,该双主密封接头在不同载荷下锥面和柱面上的接触应力分布更均匀,接触长度更长且接触应力峰值更小。全尺寸试验结果表明,该双主密封接头的密封性能达到了使用要求。

    • PT喷油器针阀偶件密封特性研究

      2018, 43(2):94-99. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.02.017

      摘要 (1454) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:以PT喷油器为研究对象,分析针阀偶件的密封特性对喷油器工作可靠性的影响。针对喷油器针阀偶件间燃油的泄漏问题,运用流体动力学和摩擦学原理,对针阀、针阀体与两者之间的油膜情况进行双向流固耦合模拟计算,对比分析不同工况下,燃油温度、初始载荷对针阀偶件间隙油膜的厚度及泄漏量的影响。研究表明:针阀两端的压差增大、燃油温度升高、针阀偏心程度增大使针阀偶件间隙油膜的泄漏速率增大;燃油温度提高和偏转载荷增大易造成油膜的膜厚比下降,针阀偶件的润滑条件变差;针阀偶件两密封端面处油膜最薄,膜厚比下降,易出现刚性摩擦,发生磨损。

    • 基于多相流的综合磨损实验台数据采集技术研究与实现

      2018, 43(2):100-104. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.02.018

      摘要 (1367) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对开展海洋装备腐蚀等多种磨损综合效应研究的需要,设计一种基于多相流的综合磨损实验台,并研究该实验台的数据采集系统,系统由上位计算机系统、单片机测控系统、电化学腐蚀测试系统、RS232总线和传感器系统组成,实现了实验数据自动采集及处理、参数的特性曲线绘制等功能。通过对Q235、45#钢、304不锈钢等试件开展综合磨损实验,对设备的6种主要状态参数进行实时测量。结果表明:所研究的数据采集系统能方便地调节实验参数并能实时采集保存数据,直观显示并监测实验状态,发生故障及时报警,有效地提高了综合磨损实验台数据采集的实时性、准确性和可靠性,为类似实验系统的状态参数监测提供了一种新的手段。

    • 往复式骨架油封压力场的动态分析

      2018, 43(2):105-110. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.02.019

      摘要 (1377) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对往复式骨架油封的损坏与泄漏问题,通过合理假设、部位简化以及等效力模拟等方式,采用控制变量法,在ABAQUS中,建立往复式骨架油封的有限元模型,分析过盈量、往复速度、摩擦因数及流体压力对往复式骨架油封密封性能的影响。通过分析发现:过盈量的增加,会导致等效应力的增大,进而使往复式骨架油封唇口部位损伤增大,影响密封性能;往复速度的增大,使进出行程的等效应力都增大,但总体来说,进行程的等效应力大于出行程的等效应力;摩擦因数的增大,使等效应力与接触压力均增大,但前者增长趋势比后者更加明显;流体压力的增大,导致等效应力和接触压力均增大,但是出行程的变化趋势相较于进行程的更加明显。

    • Y15钢表面沉积TiN、TiCN和AlTiCrN涂层的摩擦磨损性能

      2018, 43(2):111-114. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.02.020

      摘要 (1493) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高Y15易切削钢的耐磨性能,对Y15钢试样表面进行离子氮化处理,并分别采用TiN、TiCN、AlTiCrN进行镀膜处理。在SRVⅣ磨损试验机上考察制备的3种试样的摩擦磨损性能,并与盐浴渗氮处理试样进行比较。结果表明:3种离子渗氮+涂层处理试样中,离子渗氮+AlTiCrN涂层的耐磨性最好,其次是离子渗氮+TiCN涂层和离子渗氮+TiN涂层;盐浴渗氮试样的磨损机制主要为黏着磨损,离子渗氮+TiN涂层试样的磨损机制以黏着磨损和磨粒磨损为主,其他2种试样的磨损机制主要为轻微犁沟和黏着磨损。

    • 油液监测故障模式识别理论研究现状

      2018, 43(2):115-118. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.02.021

      摘要 (1452) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:油液监测诊断的本质是面向识别任务的多源信息处理过程,随着润滑摩擦系统的复杂化和精细化,传统阈值和专家经验已难以满足故障诊断需求,应用模式识别理论来进行故障判决成为油液监测故障诊断的重要发展方向。从特征提取理论和故障模式判决理论两方面入手,简述油液监测故障模式识别理论的发展现状,分析各种理论方法的特点,并指出油液监测故障模式识别理论的发展趋势和面临的问题。

    • Si/Al复合材料的制备方法、力学性能和摩擦磨损行为研究现状

      2018, 43(2):119-126. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.02.022

      摘要 (1412) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:介绍Mg2Si/Al复合材料的制备方法、力学性能和摩擦磨损行为的研究现状,指出目前在制备研究、力学性能研究和摩擦磨损行为研究中存在的不足:在制备方面需完善复合材料的制备理论,在力学性能和摩擦磨损行为研究方面需拓宽研究对象范围和深入研究强韧化机制及磨损机制,并对Mg2Si/Al复合材料的未来研究提出展望。

    • 动车组齿轮箱润滑流场及压力场计算分析

      2018, 43(2):127-132. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.02.023

      摘要 (1454) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:齿轮箱内部的润滑油运动轨迹对机械旋转部件的功率传递和冷却性能有着重大影响。基于自主研制的高速齿轮箱,对润滑油流场和压力场进行仿真分析,利用RNG-k-ε端流模型理论对连续方程、流量方程、湍动能方程和湍动能耗散率方程进行解算。对齿轮箱模型进行适当简化,采用动网格理论和PRESTO离散方法开展仿真分析,并对不同工况的计算结果进行对比分析。通过分析获得轴承进油孔质量流量分布特征,以及轴承润滑流道中润滑油的实际油量,为后续轴承润滑最佳注油量的定量分析,以及齿轮箱结构设计和系统改进提供理论参考。

    • 石化设备“漆膜”形成机制与防范

      2018, 43(2):137-140. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.02.025

      摘要 (1429) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:〗“漆膜”问题近年来成为困扰石化关键动设备润滑维保的重要难题之一。结合石化关键机组的不同特点,探讨“漆膜”的形成机制,分析漆膜的危害和防范方法,提出既要做好日常在用油漆膜的去除,同时也要做好日常润滑管理,才能有效防范机组漆膜故障。

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