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  • 2018年第43卷第3期文章目次
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    • 橡胶材料耐液体介质老化与摩擦学特性研究进展

      2018, 43(3):1-10. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.03.001

      摘要 (6297) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:综述橡胶材料在不同液体介质(润滑油、溶剂、燃料和潮湿/含水环境)中老化的研究进展,归纳总结橡胶材料耐液体介质浸泡老化的实验与理论研究方法、测试分析技术及相关仪器设备,概述橡胶制品特别是橡胶类材料密封件的寿命预测和摩擦磨损特性的研究现状;结合我国高铁、海洋及航空航天领域的迫切需求,提出今后开展不同液体介质环境下橡胶类材料包括橡胶密封件的老化试验、摩擦学特性、力学性能和寿命预测等方向的研究主题。

    • 磨粒磨损的接触分析

      2018, 43(3):11-16. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.03.002

      摘要 (11835) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:磨粒磨损作为磨损的主要类型之一,影响机械使用寿命。针对犁沟磨损机制,采用球形磨粒模型和分形磨粒模型,对于磨粒磨损的压入、滑动和压碎3个过程,利用有限元软件ANSYS,分析磨粒与磨损表面接触区的Mises应力和剪应力分布以及应力随表面深度的变化情况,并对2种模型的分析结果进行对比。研究结果表明,球形磨粒模型中,磨粒与表面接触处的Mises应力和剪应力分布比较分散,且应力峰值较小,在相同材料和压力下磨粒和表面均未压碎;然而分形磨粒模型中,磨粒与表面接触处的Mises应力和剪应力分布比较集中,且应力峰值较大,磨粒和表面均压碎。2种模型中,采用分形方法构造的分形磨粒形状与实际情况中的磨粒形状更加相似。

    • 脉冲偏压对PECVD制备DLC薄膜的结构及性能的影响

      2018, 43(3):17-22. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.03.003

      摘要 (3847) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:在不锈钢基材表面利用等离子体增强化学气相沉积技术(PECVD)改变脉冲偏压制备不同结构类金刚石薄膜(DLC)。分别采用表面轮廓仪、扫描电镜、拉曼光谱及电子探针分析薄膜的表面粗糙度、断面形貌、薄膜结构及成分,采用纳米压痕仪及划痕仪测试薄膜的纳米硬度、弹性模量和膜基结合力,采用球盘摩擦试验机测试薄膜在大气环境中的摩擦学性能。结果表明:脉冲偏压显著影响PECVD制备的DLC薄膜的表面粗糙度、微观形貌、膜基结合力、纳米硬度及摩擦学性能;随偏压的增大,DLC薄膜的表面粗糙度,摩擦因数及磨损量都先减小后增大,而膜基结合力则先增大后减小。其中2.0 kV偏压制备的DLC薄膜具有最强的膜基结合力,而1.6 kV偏压制备的DLC薄膜具有最低的表面粗糙度、最高的硬度和最优的减摩耐磨性能。

    • 多孔质气体静压径向轴承的Fluent仿真与实验研究

      2018, 43(3):23-30. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.03.004

      摘要 (4724) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:多孔质气体静压轴承相比传统的小孔节流轴承具有更高的承载能力,更好的稳定性及便于加工等优点。应用基于有限体积法的软件Fluent分析偏心率、多孔质材料渗透率、轴承长径比和平均气膜厚度等关键因素对多孔质径向轴承静态性能的影响,分析结果显示,在给定轴承平均气膜厚度的情况下,存在最佳的渗透率区间使得承载能力最大,增加轴承长径比和减小平均气膜厚度均可以提高多孔质径向轴承的承载能力及刚度,但需要根据加工装配工艺要求及实际工况选择合适的参数。设计制造中心供气新形式的多孔质径向轴承,通过仿真得到气膜间隙的压力分布及承载能力,并通过实验验证仿真结果的正确性。仿真和实验结果表明,该结构形式的多孔质径向轴承承载性能优良。

    • W形金属密封环工作状态下的力学状态与回弹性能研究

      2018, 43(3):31-36. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.03.005

      摘要 (3982) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:建立W形金属密封环的有限元模型,计算其不同工况下的静力学状态,并以此为基础探究W形环最大Von Mises应力与最大接触应力的影响因素。运用ANSYS模拟W形环在不同工况下加载卸载的全过程,探究W形环回弹率的各种影响因素。结果表明:在计算范围内,壁厚和压缩量的增加使最大接触应力平稳增大,密封性能提高,波高和温度的增加使最大接触应力下降,密封性能下降;壁厚和压缩量的增加使回弹率降低,波高与介质压力的增加使回弹率升高。

    • 点接触微纳受限空间内油包水液滴相变特性的红外观测

      2018, 43(3):42-48. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.03.007

      摘要 (8741) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为模拟金属轧制以及润滑等实际工况中微纳受限空间内部的能量和质量传递情况,搭建包含受限油包水液滴的球盘点接触实验台来研究传统的微管道沸腾问题;研究过热点接触受限空间内水滴形成的毛细液桥以及油包水受限液滴的蒸发和扩散特性,分析接触线的质量迁移特性对受限毛细液桥内的成核及气泡行为的影响。实验观测发现,对于受限空间内液体相变过程来说,过热度是气泡产生的必要条件,而足够的蒸气补充是气泡长大的必要条件;润滑油膜对过热空间内水分子的蒸发和扩散有着显著的抑制作用;油包水液滴即使在200 ℃高温受限空间内也能够长时间存在,这势必会对受到水污染的机械系统造成持续的破坏。

    • 基于Elrod空化算法的Y形槽液膜密封性能分析

      2018, 43(3):49-55. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.03.008

      摘要 (3902) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于质量守恒边界条件建立Y形槽液膜密封性能分析数学模型,采用有限差分法对广义Reynolds方程进行离散,通过SOR迭代方法对离散方程进行求解,得到液膜承载能力、液膜刚度、摩擦扭矩以及泄漏量等性能参数,并探讨Y形槽液膜密封结构参数对密封性能的影响。结果表明:槽数、周向槽台比和径向槽宽比等结构参数对密封性能有显著影响,液膜承载能力和液膜刚度随着这些结构参数的增大均呈现先增大后减小的趋势,摩擦扭矩随着这些结构参数的增大而增大;泄漏量随着槽数的增加先增大后趋于平稳,随着周向槽台比的增大先增大后减小,随着径向槽宽比的增大而减小;在文中计算条件下,槽数取12~14,槽深取30~35 μm,螺旋角取12°~16°,周向槽台比取07~11,径向槽宽比取08~10时,Y形槽液膜密封具有较好的稳定性和密封性能。

    • 砂轮振动对磨削区时变润滑效应的影响

      2018, 43(3):56-61. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.03.009

      摘要 (3485) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究砂轮振动对磨削区压力、膜厚及温度的影响,建立考虑时变效应的砂轮振动磨削的润滑模型,分析陶瓷结合剂CBN砂轮磨削45#钢的过程中的最大压力、最小膜厚和最大温度随振动的幅值、频率及砂轮速度的变化情况。结果表明:考虑砂轮振动的时变效应时,不同瞬时下的压力及膜厚变化较大;随砂轮振幅和频率的增大,当砂轮振动到最低点时最大压力及最大温度增大,最小膜厚减小,而振动到最高点时则相反;时变效应使最大压力、最小膜厚与最大温度出现了滞后现象;当砂轮速度增大时,最大压力减小、最小膜厚增大,这有利于润滑且能减少磨粒磨损,但是最大温度增大容易产生磨削烧伤和热变形,影响工件磨削后的表面质量,所以应据此选择合适的砂轮速度。

    • 温度对润滑脂圆管流壁滑移特性的影响

      2018, 43(3):62-68. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.03.010

      摘要 (4100) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究温度对润滑脂圆管流壁滑移特性的影响,基于润滑脂剪切流动Herschel-Bulkley(H-B)流变模型、壁滑移RabinowichMooney方程和圆管流理论模型,建立润滑脂圆管流壁滑移速度求解方程,分析壁滑移速度的影响因素及变化规律。利用旋转流变仪粗糙平板测试模块开展25~85 ℃下润滑脂流变特性研究,得出各温度下润滑脂H-B流变模型的参数。基于润滑脂流变特性研究结果,探究各温度下润滑脂圆管流的壁滑移速度随管径和压力梯度的变化规律,阐明壁滑移效应对润滑脂圆管流的影响规律及机制。结果表明,润滑脂圆管流壁滑移速度随管径、压力梯度的增大而增大,且温度对壁滑移具有较为明显的促进效应。

    • 基于ABAQUS的旋转轴唇形油封温度场分析

      2018, 43(3):69-74. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.03.011

      摘要 (5132) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:考虑摩擦生热、热滞后热源对旋转轴唇形密封圈温度场的影响,模拟油封在特定工作条件下的温度分布。应用有限元分析软件ABAQUS,建立唇形油封的三维有限元模型,并对某优化前后的唇形油封的非稳态温度场进行仿真,获得压力、转速与油封温升之间的关系曲线。仿真结果表明:该优化前后的唇形油封的温度场分布均满足密封要求;且在分析的工作参数范围内,密封圈温度随压力的增大而减小,随转速的增加而增大;摩擦面上的温度从两侧向中间逐渐增加,最高温度位于中间位置靠近空气侧;且优化后的油封随着转速的增大和压力的升高,温度的变化幅度趋于平缓,证实了优化后油封的较好密封性能和散热性能。

    • 预紧力对紧螺栓连接板位移载荷响应的影响

      2018, 43(3):75-80. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.03.012

      摘要 (4108) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对螺栓连接的可靠性和紧密性问题,研究切向载荷作用下预紧力对紧螺栓连接结合面微滑状态下等效刚度以及微滑移-宏观滑移临界响应幅值的影响。以单搭单螺栓连接板为对象,分析结合面接触压力和预紧力的关系,在研究连接板位移载荷特性的基础上,构建螺栓连接板的等效刚度模型;基于有限元法开发变预紧力的单搭螺栓连接板参数化模型,提出位移载荷响应计算方法;探讨预紧力对微滑阶段螺栓连接板的位移-载荷响应的影响,分析预紧力对微滑移-宏观滑移临界响应幅值和等效刚度的作用。结果表明,当连接板自由端位移响应幅值小于0.075 mm时,预紧力变化对位移载荷响应没有影响,螺栓连接板等效刚度渐硬;当位移响应幅值大于0075 mm时,预紧力对等效刚度影响明显;微滑移-宏观滑移临界响应幅值与预紧力大小呈近似线性关系。当预紧力为\[0.15~0.33\]F0max(F0max为最大预紧力)或\[0.45~0.70\]F0max时,预紧力变化对连接刚度影响很小,预紧力对等效连接刚度的影响可达到50%。研究表明,切向载荷作用下的摩擦式螺栓连接,改变预紧力可调节螺栓连接板的等效刚度和微滑移-宏观滑移临界响应幅值,综合考虑可为螺栓连接板的力学设计提供新思路。

    • 形状误差对内燃机主轴承润滑性能的影响

      2018, 43(3):81-87. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.03.013

      摘要 (3579) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于平均流量模型的广义Reynolds方程,推导考虑轴承形状误差的综合油膜厚度表达式;针对内燃机主轴承,建立其润滑分析计算模型,研究轴颈和轴瓦上的直线度误差和圆度误差对主轴承润滑性能的影响。结果表明:同种误差类型不同的素线线型影响差异较大,相较理想轴颈,都使得油膜压力增加,最小油膜厚度减小,摩擦损失功增加,其中线形峰值影响显著,线形对称性有利于改善轴颈倾斜;轴颈和轴瓦形状误差对润滑性能存在耦合的作用,其两者形状误差线形方向的差异使得部分地方油膜厚度出现增加或减小的情况;不同工况下形状误差对润滑性能的影响差异较大,随着转速的增加形状误差影响润滑性能程度加剧,最大油膜压力增加,最小油膜厚度减小,摩擦损失总功增大

    • 基于DEFORM的导电切削GCr15主切削力研究

      2018, 43(3):88-91. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.03.014

      摘要 (3548) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了降低切削高强度高硬度难加工材料时的切削力,减少加工区域内的温升和刀具磨损,通过YT726刀具导电加热切削GCr15钢仿真实验,采用DEFORM3D有限元计算和回归分析的方法,研究背吃刀量、切削速度、进给量和加热电流之间的相互关系,提出YT726切削GCr15钢的主切削力的计算公式。试验结果表明:主切削力与切削速度、进给量、背吃刀量呈正相关性,与切削温度呈负相关性,当加热电流大于一定量值后主切削力与加热电流也成负相关,即随着加热电流的增加主切削力降低。

    • 织构化刀具切削性能测试及切削温度仿真分析

      2018, 43(3):92-97. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.03.015

      摘要 (3887) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究织构化硬质合金刀具对切削Ti6Al4V钛合金性能的影响。在干切削和低温微量润滑(CMQL)条件下,通过开展无织构和织构化刀具切削试验,分析不同刀具在不同润滑条件下切削力和摩擦因数变化规律。结果表明:微沟槽刀具在CMQL条件下的切削性能最好,在干切削条件下的切削性能最差,表明微沟槽在CMQL条件下能有效改善刀具的摩擦学性能,而在干切削条件下反而增大了刀具的摩擦磨损。通过仿真分析织构化刀具高速干切削条件下的切削温度,结果表明:织构化刀具干切削条件下的切削温度高于无织构刀具,这是因为表面织构增大了刀具表面的粗糙度,加剧了刀-屑界面摩擦。

    • 新型波箔型径向气体轴承承载特性研究

      2018, 43(3):98-103. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.03.016

      摘要 (3783) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于波箔型轴承的结构特点,提出和设计平箔片与波箔片结构耦合的新型箔片轴承,包括波箔片覆盖轴承整个圆周、上半周和下半周的3种动压径向气体轴承。考虑气体的可压缩性,模拟箔片轴承的二维气膜流场,对新型箔片轴承的承载特性进行分析,并与刚性气体圆轴承的承载特性进行比较。结果表明,波箔片覆盖轴承下半周的下波箔片轴承的承载力明显优于其他轴承。通过改变下波箔片轴承波箔的波数、波宽、高度等结构参数来进一步模拟气膜流场变化。结果表明,在满足箔片结构稳定的情况下,下波箔片轴承承载力随波数及波宽的增加而增加,随波高的增大而呈现先急剧增大再缓慢减小的趋势。

    • 全合成切削液的制备及极压剂与防锈剂的协同效应研究

      2018, 43(3):104-108. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.03.017

      摘要 (4172) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:制备一种水基全合成切削液,考察新型有机钼、有机硼极压剂与三乙醇胺硼酸酯防锈剂的协同作用。利用四球摩擦磨损试验机研究切削液的摩擦学性能;采用一级灰口铸铁进行单片、叠片防锈试验,考察全合成切削液的防锈性能;用激光共聚焦显微镜观察试件表面形貌并测量工件的表面粗糙度,研究极压剂对工件表面质量的影响。结果表明:2种极压剂有协同增效的作用,使用复合极压剂后,极压润滑系数(最大无卡咬载荷与摩擦因数的比值)增大,改善加工工件的表面质量;有机硼极压剂和三乙醇胺硼酸酯防锈剂共同作用可增强切削液的防锈作用;当切削液中添加复合极压剂与防锈剂时,与含有单一添加剂的切削液相比,其极压性能与防锈性能均有提高,表明防锈剂和极压剂在切削液中具有协同作用。

    • 铝合金微乳化加工润滑液的研究

      2018, 43(3):109-112. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.03.018

      摘要 (3912) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究铝合金微乳化加工润滑液的组成,探讨表面活性剂、助表面活性剂对乳液稳定性的影响以及润滑添加剂对微乳液润滑性能的影响。通过四球机、Timken试验机对研制的微乳化加工润滑液进行检测,结果表明该微乳液具有较好的润滑性能。腐蚀试验证明,研制的微乳化液对铝及铝合金无腐蚀,能满足铝合金切削润滑的需要。

    • 润滑油聚结-真空组合分离脱水性能研究

      2018, 43(3):113-116. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.03.019

      摘要 (3747) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:结合润滑油真空分离极限含水量低和聚结分离脱水效率高的优点,提出润滑油聚结-真空组合分离脱水技术。介绍聚结-真空串联组合和聚结-真空一体式组合2种分离装置的结构原理和工作方式,选取LTSA46汽轮机油作为试验对象,在相同条件下对2种分离装置脱水性能进行对比试验。结果表明:2种分离装置的脱水性能非常接近,聚结-真空串联组合分离装置的脱水效率略高于聚结-真空一体式组合分离装置,但聚结-真空串联组合分离装置体积较大,且其真空泵需连续工作因而磨损较快。

    • 异面三通管冲蚀磨损的数值模拟研究

      2018, 43(3):117-122. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.03.020

      摘要 (3835) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:在管道输送过程中,油品中夹带的微小固体颗粒会对管道壁面产生冲蚀磨损。采用DPM冲蚀预测模型,模拟在不同流速、不同颗粒直径、不同质量流量下管道的冲蚀分布规律,预测异面三通管中受冲蚀磨损比较严重的区域。结果表明:固体颗粒对异面三通管的冲蚀主要集中在三管交汇处的弯面、水平管段的上侧管壁以及两水平管的交汇处,对管道弯头底部的冲蚀较小;管道的最大冲蚀率随流体入口速度的增大呈指数增长;管道的最大冲蚀率随颗粒直径的增大开始时缓慢增大,当颗粒直径增大到一定值时管道的最大冲蚀率随之呈线性增长趋势;管道的最大冲蚀率随着颗粒的质量流量的增大且呈线性增长。

    • 润滑脂中极压抗磨添加剂的研究进展

      2018, 43(3):123-128. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.03.021

      摘要 (3855) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:综述近年来多种类型的极压抗磨添加剂在润滑脂中的研究成果,包括:层片状、球粒状添加剂、微纳尺度的软、硬质点添加剂、微纳尺度的氧化物及其他化合物添加剂、环保型添加剂。总结其抗磨减摩的作用机制,并针对目前研究存在的问题,提出了润滑脂用极压抗磨添加剂研究的方向。

    • 基于可靠性的矿山设备润滑管理体系建设与应用

      2018, 43(3):129-135. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.03.022

      摘要 (4195) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:矿山机械低速重载、环境温差大、油品易污染、易乳化等特点对油品的选型、使用、监测和润滑管理提出了苛刻的要求。分析中国矿山企业普遍存在的润滑问题,提出矿山企业设备润滑可靠性管理的模式,它是在对企业设备润滑可靠性评估基础上有针对性地开展的一系列设备润滑管理提升工作。实践表明,以可靠性为中心的润滑管理理念、网络平台和方法能显著提升矿山企业的润滑管理水平和经济效益。以可靠性为中心的矿山机械设备润滑管理也是可靠性理论在生产实践中的一个重要探索和应用。

    • 铝合金加工用水基切削液润滑性能的影响因素

      2018, 43(3):136-140. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2018.03.023

      摘要 (4171) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:使用攻丝扭矩实验方法研究铝合金加工用水基切削液润滑性能的影响因素。实验结果表明,稀释液pH值、乳液粒径对润滑性能的影响最为显著,基础油含量、润滑添加剂种类及含量等亦有明显影响;稀释液pH值越低、乳液粒径越大、基础油和合成酯含量越高,润滑性能越好;三羟甲基丙烷油酸酯、乙氧基化聚合酯、氯化石蜡、硫化脂肪酸酯等均为有效的铝合金加工润滑添加剂,但硫化烯烃润滑性能较差。

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