摘要:提出基于模糊支持向量机的机械设备在用油液磨粒自动识别方法。首先利用K-均值聚类算法对磨粒图像进行分割，提取磨粒的形状尺寸特征参数、边缘细节特征参数、表面纹理特征参数作为其量化表征，分别选择最能反映待识别磨粒特征的参数作为各个二分类器的输入向量；然后结合二叉树法和一对多法间接构造磨粒的分层多类别分类器模型，在训练过程中同时利用粒子群算法优化分类器的参数，建立一种参数自适应的模糊支持向量机分层多类别分类模型。将该模型应用到旋挖钻机在用油液的磨损颗粒识别中，识别率最高达90%。该模型结构简单、分类精度好，在磨粒识别领域较大的工程应用价值。

摘要:基于非线性振动原理，建立转子-轴承-干气密封系统轴向振动动力学模型，定性分析螺旋角及螺旋槽槽深对系统稳定性的影响，并与仅考虑干气密封系统的分析结果进行比较。在特定工况下，计算并通过多次拟合得到非线性气膜轴向刚度和阻尼，将其代入到双自由振动方程，得到一个三阶的非线性双自由度受迫振动微分方程。运用RungeKutta对该方程进行求解，分析螺旋角对密封环振动位移的影响。结果表明：静环的振动位移随着螺旋角（765°～800°）的增加先减小后增加，当螺旋角为7850°时，振动数值最小，其最大振幅为7 μm，最大振速为25 μm/s；在考虑转子和轴承影响的干气密封系统中，螺旋角对密封环振动的影响更加显著；改变螺旋角可以调节和减小密封环的振幅，而改变螺旋槽槽深对静环的振动幅值几乎没有影响。研究表明，通过适当增加螺旋角度（05°～06°），可以使密封环的振动位移最小，从而保证干气密封系统的稳定运行。

摘要:为研究静压气体轴承的动静压耦合效应机制及其对流场压力分布、承载力等特性的影响，以高速静压气体轴承为研究对象，采用CFD数值仿真方法，在不同偏心率及转速条件下对流场特性、动静压耦合效应机制、承载力以及偏心角进行分析研究。研究表明：转速和偏心率变化导致的气体黏性力、压差流和气体可压缩性变化，影响流场动静压耦合效应的强度，且造成流场的周向压力分布不对称,进而导致承载力及偏心角的变化；在相同偏心率下，承载力随转速升高而单调递增，偏心角随转速升高呈现非线性变化规律；在相同转速下，当转子保持在低速范围内时，偏心角随偏心率增大而增大，高速时则相反。

摘要:为了提高波箔轴承的耐磨减摩性能，采用喷涂法在平箔片和圆盘试样上制备MoS2固体润滑涂层，并对圆盘试样涂层结合强度进行分析；采用自制球盘摩擦磨损试验机研究涂层圆盘试样的摩擦磨损性能，通过扫描电镜（SEM）测试涂层圆盘试样摩擦磨损前后表面、截面形貌，利用波箔轴承性能测试实验台探究涂层在实际工作中的耐磨减摩性能。研究结果表明：基体表面的粗糙度影响MoS2涂层的结合强度，其中试样表面进行喷砂处理后与MoS2涂层结合力最好；制备的MoS2固体润滑涂层中各成分均匀分布，涂层的结合方式以机械结合为主；球盘摩擦磨损试验表明，制备的MoS2涂层的耐磨减摩性能较好，其平均摩擦因数相比不锈钢基体降低了545%左右，磨损量相对减小了407%；波箔轴承台架试验表明，制备的MoS2涂层减摩性能已接近商用PTFE涂层，但其耐磨性能较差。

摘要:合成一种新型含氮硼酸酯铝材轧制润滑油添加剂，利用四球试验机考察添加含氮硼酸酯的铝材轧制润滑油的油膜强度、摩擦因数，通过显微镜观察磨斑形貌并测量磨斑直径。利用正交试验法评估极压剂含量、基础油种类、四球试验机载荷和转速对含氮硼酸酯润滑油摩擦学性能的影响，并通过多目标优化设计，对4种参数对铝材轧制润滑油摩擦学性能的强化效果进行综合研究。结果表明：各工艺参数对油样的摩擦学性能影响显著性由大到小依次为极压剂添加量、基础油种类、转速和载荷；经过多目标优化设计，得到的含氮硼酸酯铝材轧制润滑油强化工艺参数的最佳组合：极压剂质量分数为10%，基础油种类为D100，载荷为294 N，转速为1 200 r/min；通过极差、方差等分析，发现极压剂添加量和基础油种类对油样的摩擦学性能有显著影响。

摘要:建立封隔器胶筒的有限元分析模型，模拟胶筒的变形过程，对氢化丁腈橡胶（HNBR）胶筒在自由变形与约束变形阶段的稳定性进行分析。分析不同高径比下，HNBR、丁腈橡胶（NBR）、氟橡胶（FKM）和聚氨酯橡胶（PU）4种材料在自由变形阶段所需要的使胶筒与套管刚好接触的最小载荷，以及约束变形阶段使胶筒变形从不稳定到稳定所需稳定载荷值。结果表明：高径比与材料的差异会使胶筒在自由与约束变形阶段出现稳定变形与不稳定变形两种分化现象；不同的高径比下，材料差异对自由变形阶段所需的最小载荷及约束变形阶段所需载荷的变化趋势影响不明显，但对载荷值有显著影响；4种材料中，PU材料对自由变形阶段所需要的使胶筒与套管刚好接触的最小载荷，及约束变形阶段使胶筒变形从不稳定到稳定变形所需载荷值最高，然后依次是HNBR、NBR和FKM。HNBR与NBR在高径比小于1234，FKM与PU在高径比小于1225时，不会出现胶筒不稳定变形的情况。

摘要:利用热压烧结法制备不同含量纳米锌填充超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料，采用微动摩擦磨损试验机研究干摩擦条件下纳米锌含量对复合材料微动摩擦磨损性能的影响。利用场发射扫描电子显微对复合材料断面进行分析，采用扫描电子显微镜对材料磨损表面及钢球进行表征，探讨复合材料的磨损机制。研究结果表明：随着纳米Zn含量的增加，复合材料的摩擦因数和磨损率均表现为先降低后升高；当纳米Zn质量分数为1%时复合材料具有最低的摩擦因数和磨损率，且对偶钢球表面形成连续的转移膜；复合材料的磨损机制主要为黏着磨损和磨粒磨损。添加锌纳米颗粒，可以提高UHMWPE复合材料的微动摩擦磨损性能，当纳米锌质量分数为1%时，复合材料具有最低的摩擦因数和最优的耐磨损性能。

摘要:研究超声波降黏技术对润滑油黏度和温度的影响。通过搭建润滑油超声降黏试验装置，研究在超声作用和水浴作用下润滑油黏度和温度之间的关系，分析超声降黏机制。结果表明：在温度点相同情况下，超声降黏比水浴降黏效果更好，超声作用相比于水浴加热的降黏幅度更大；润滑油降黏率随着超声作用时间的增加先增大而后趋于稳定，频率42 kHz、超声功率70 W超声波作用10W-50润滑油30 min左右，其降黏率就达741%；润滑油的超声降黏机制，除了超声热作用外，还包括超声空化和机械效应；在相同的温度条件下，超声波的热作用对高黏度油样的降黏效果好于低黏度油；超声机械效应可以起到搅拌和均化的作用，促进润滑油温度的均匀化。

摘要:电容层析成像（ECT）技术因其非侵入、无辐射、可视化、响应快、成本低等优势在两相流测量中获得了广泛应用，但在发动机油路中，因摩擦产生的能量释放使磨粒荷电，对ECT传感器电容值的测量产生扰动，严重影响成像质量。为提高荷电颗粒存在情况下电容层析成像的图像重建质量，提出电容层析成像（ECT）与静电层析成像（EST）双模信息融合成像方法。该方法通过测量荷电颗粒在传感器矩形电极上感应的电荷值，得到荷电磨粒的信息；通过ECT系统得到一组电容值，并利用加权融合的修正方法，对ECT中畸变的电容值进行修正；用修正后的电容值进行图像重建。仿真实验证明：该方法能够弥补单一ECT模态的成像质量不高的不足，减弱荷电颗粒对ECT电容值测量的干扰，明显提高了图像重建质量，降低了成像误差；采用双模态重建图像方法可正确识别环状流、泡状流、核心流等几种典型流型。

摘要:基于面接触润滑油膜厚度荧光测量系统，研究润滑油中荧光剂强度与剪应变率的关系，筛选得到适合油膜厚度测量的润滑油和荧光剂的组合，并研究荧光强度和油膜厚度之间的关系。结果表明：R6G荧光剂和PEG400润滑油组合与Coumarin6荧光剂和PAO8润滑油组合的荧光强度不受剪应变率影响，可用于油膜厚度的荧光测量；荧光强度和油膜厚度存在单值线性关系，通过测量荧光强度可以求解油膜厚度。建立接触区周围油膜厚度及油池分布的测量方法，研究载荷和速度对油膜厚度以及接触区周围润滑剂的迁移特性的影响。结果表明：油膜厚度随速度增加而增加，随载荷增加而减小；随着速度增加，滑块入口处油池产生润滑剂堆积，出口处油池出现双侧脊分离，两侧面油池无明显变化；油池的变化是表面力、机械分离力和离心力综合作用的结果。

摘要:机械密封声发射信号容易受到环境噪声的干扰，信噪比很低。提出一种基于互补集合经验模态分解（CEEMD）和粒子滤波（PF）相结合的降噪新方法(CEEPF)。该方法首先对采集的声发射信号进行CEEMD分解,利用相关系数原理识别出高频IMF分量后对其进行重构；然后对重构后的信号建立ARIMA模型，将其作为信号的状态方程，再利用小波分解重构思想提取测量噪声，并建立测量方程；最后对重构信号进行粒子滤波，将滤波结果与各低频IMF分量一起重构得到降噪后的声发射信号。结果表明:基于CEEMD与PF的机械密封声发射信号降噪方法能够很好地滤除背景噪声，并且能最大程度保留有效信息。对仿真信号和实验信号分别进行CEEMD小波阈值、标准粒子滤波、CEEPF降噪，发现CEEPF降噪在降噪效果上明显优于其他2种方法。

摘要:为实现对油液中铁磁性磨粒的在线监测，设计搭建一套在线监测装置；基于GMR磁传感器芯片可有效检测微弱磁场的特点，利用GMR磁传感器监测单个铁磨粒被磁化后的剩余磁场；采取“模拟在线”的形式，从GMR磁传感器输出的磁场信号中获取磨粒信息。通过优化装置和试验参数，研究温度、磨粒运动速度对测试系统输出结果的影响，探讨传感器的磨粒检出能力及检出结果的一致性。试验结果显示:在95 ℃以内的温度和5 cm/s以内的磨粒运动速度条件下，传感器的输出值基本不受影响；运动速度一定时,装置对不同粒度的磨粒输出一致性良好。试验初步表明了GMR磁传感器可用于油液铁磁性磨粒的在线监测，可有效检测出尺寸在75 μm以上的铁磨粒。

摘要:利用机械共混与热模压工艺制备四针氧化锌与纳米氧化锌填充丁腈橡胶（NBR），采用硫化仪和硬度仪分析2种氧化锌填充NBR材料的特性，采用CFT-I型多功能表面综合测试仪研究其在干摩擦条件下的摩擦磨损性能，采用三维形貌仪、SEM/EDS联用对磨损后橡胶表面进行分析，探讨氧化锌在NBR中的摩擦磨损机制。结果表明：与四针氧化锌相比，添加纳米氧化锌可使胶料的焦烧时间与正硫化时间缩短，且可使胶料密度和硬度增大；添加纳米氧化锌的胶料表现出优异的耐摩擦磨损性能，与添加四针氧化锌的胶料相比，其磨损量减少了458%，平均摩擦因数降低了24%；摩擦过程中纳米氧化锌磨屑堆积能够抵抗外界载荷压入胶料表面，致使摩擦因数存在骤然减小现象；含纳米氧化锌胶料磨损机制为磨料磨损与轻微的黏着磨损，而含四针氧化锌胶料的磨损机制为严重的磨粒磨损与黏着磨损。磨损表面元素分析表明，纳米氧化锌在胶料中Zn元素分布得更为均匀，在摩擦过程形成了致密摩擦膜。

摘要:为了改善笔头球座体表面耐磨性能，延长圆珠笔的使用寿命，采用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪对易切削不锈钢线材制成的笔头球座体表面润滑膜进行表征，并通过圆珠笔书写润滑度测试仪和书写划圆仪对比球座体表面润滑膜在真空环境下被高温分解前后的书写效果。结果表明：圆珠笔笔头球座体表面存在一层约500 nm厚的润滑膜，该润滑膜是在切削油辅助下加工易切削不锈钢金属笔头时，通过化学吸附效应吸附于球座体表面的，主要由烃基羧酸或者烃基醇等亲水性物质构成；球珠和球座体之间是边界润滑状态，球座体表面润滑膜的存在降低了笔头的摩擦和磨损，与不含润滑膜的结果相比，其摩擦因数降低了32%，磨损量降低了77%；不含润滑膜的笔头制成的笔芯线迹呈现规律性色淡、出墨量持续降低，笔芯滑动600 m时因磨损较大完全失效，而含润滑膜的笔头制成的笔芯线迹饱满清晰，出墨量波动较小。润滑膜表面亲水性物质可以提高球座体与书写介质的润湿性，进而实现圆珠笔的长效润滑，降低球座体表面磨损。

摘要:为研究斯特林发动机活塞杆无油润滑帽式组合密封的动密封性能，利用有限元分析软件Abaqus建立帽式密封的二维轴对称有限元模型，基于系统实际工况，研究工质压力对帽式密封性能的影响，得到不同压力下的有效密封区域。静态密封性能分析结果表明，帽式密封环与活塞杆的接触应力是密封的关键，动态密封性能分析结果表明，两者接触应力和密封区域随压力增大而增大，且外行程接触应力略大于内行程。通过热力耦合动态仿真模拟，分析环境温度、摩擦因数、往复运动速度对动密封性能的影响。结果表明：环境温度对帽式密封温度场影响不大，热源主要来自摩擦热；往复运动速度对其密封性能影响也不大，而摩擦因数的影响较大，摩擦因数越小，帽式密封的密封效果越好，使用寿命越长。

摘要:由于深海工况复杂，深海阀门密封结构在工作状态中遇到不稳定工况时,难以运用传统的凭借经验以及基于经典力学理论的常规设计方法进行研究。从深海工况出发，设计出具有双向密封结构的阀杆和螺栓固定式阀座的深海球阀；应用有限元数值模拟软件，通过选取阀座密封面上三条特征路径代替整个密封表面，研究其在海水外压以及介质内压综合作用复杂工况下的变形规律，分析其密封性能，得出其变形与密封比压的关系。结果表明：不同路径处阀座的变形量与密封比压的关系不同，阀座两端的变形量与密封比压无关，阀座中间部分的变形量与密封比压变化相反；减小阀座径向厚度可增大密封比压，并使密封面上的密封比压分布更加均匀，并且当厚度较小时，密封比压增大速度更快。基于研究结果对阀座的尺寸进行优化，减小了阀座的径向厚度，使阀座的密封比压分布更加均匀且符合阀门的密封评价标准。

摘要:为改善双Y形密封圈在井底高温、高压工况下的密封性能，建立双Y形密封圈的二维轴对称模型，采用有限元分析软件ANSYS分析初始压缩量、润滑油压力以及润滑油与泥浆压差对双Y形密封圈密封面处接触压力的影响。结果表明：密封面处的最大接触压力随着润滑油压力的增加而增加，在不同润滑油压力下，最大接触压力始终大于润滑油压力，能够形成良好密封；随着初始压缩量的增加，最大接触压力逐渐减小，因此在保证形成良好密封的前提下，适当减小初始压缩量可以提高密封性能；随着压差的增加，最大接触应力先增加后减小最后趋于平缓。基于响应曲面法，以获得接触面最大接触压力为优化目标，对双Y形密封圈进行优化设计，得到其最佳优化组合方案。

摘要:为了揭示CO2注入井中性能优良的氢化丁腈橡胶封隔器早期密封失效的机制，根据失效井的特征分析以及CO2的相态特点，提出实现恒定泄压速度的室内实验方法，并对不同CO2泄压速度下橡胶表面进行形貌观测和力学性能测试分析。结果表明：随着泄压速度的增加，橡胶表面出现了小气泡、大气泡甚至气泡破裂等龟裂现象，橡胶的密封性能均明显变差；注气井突然泄压时，橡胶内部的气体在短时间内无法渗出，其在内外压差作用下会膨胀形成气泡甚至爆裂，这是造成CO2注入井封隔器早期密封失效的主要原因。为了防止封隔器的早期密封失效，推荐现场井口泄压速度控制在5 MPa/h以内。

摘要:为研究柴油机实际工作环境与使用工况对缸套-活塞环磨损影响规律，从某12150型柴油机及其辅助系统实际工作状况出发，建立缸套-活塞环磨损热力学、动力学边界条件仿真模型和动载荷磨损计算模型，开发柴油机工况车载检测系统；采用联合仿真方法建立面向使用工况的柴油机缸套-活塞环磨损计算流程，计算分析缸套磨损分布状况，并以柴油机400 h保险期实验数据进行检验。结果表明：缸套表面磨损状况呈现不均匀分布且差异显著，其分布沿缸套轴向呈锥体形，且上止点附近磨损深度最大，其次为下止点附近，而中部磨损较小；磨损分布沿缸套圆周方向则近似呈椭圆形，其主、侧推力面磨损深度最大；缸套径向最大磨损深度计算值为479 μm，位于上止点曲柄转角9°处，实测均值为503 μm，计算误差为477%，验证了计算模型的正确性；其中第一道活塞环（梯形环）对缸套的磨损作用最大，第二道环次之，第三环作用最小。

摘要:密封端面温度不但影响端面变形也表征了端面的摩擦状态，对密封的运行至关重要，尤其是对于动压密封启停时的非开启状态。研究油气两相回流泵送密封（OG-BPS）在开启态和非开启态下的端面温度分布。在ANSYS Workbench中建立热-结构耦合数值分析模型并进行变工况参数试验，分析了转速、压差和液气比等工况参数对端面温度的影响。结果表明：在开启态下，端面温度随着转速和液气比的增加仅略有增加，因此OGBPS在变工况条件下能够稳定可靠地工作；在未开启态下，端面温度随着转速和压差的增加而急剧增加，但随着液气比的增大，端面温度迅速下降，油气两相介质有利于启停运行。试验结果与数值计算结果相吻合，证明了数值计算的正确性。

摘要:为了探究填充微纳材料的气缸套微织构表面的抗拉缸性能，在气缸套试样表面进行微织构并分别填充蛇纹石和二硫化钼微纳颗粒，然后通过往复式摩擦磨损试验机考察气缸套试样的抗拉缸性能。结果表明：微织构填充微纳材料的气缸套试样的摩擦因数低于单微织构及机械珩磨的气缸套试样；表面微织构并填充微纳材料能较大幅度提高气缸套试样的抗拉缸时间，且较大尺寸的微织构对抗拉缸时间的影响更明显；在同等尺寸微织构条件下，填充不同微纳材料对抗拉缸时间的影响不明显。微织构并填充微纳材料气缸套试样抗拉缸性能的提高，是微织构收集磨粒、填充微纳材料的自身结构性能以及微纳颗粒的微轴承和微抛光共同作用的结果。

摘要:基于静密封机制，结合有限元分析方法、加速老化试验以及时温等效原理，以最大接触压力是否大于临界接触压力为失效评价准则，提出一种静密封寿命评估方法。该方法首先通过试验确定垫片的仿真失效边界，确定密封垫片实现密封功能的临界接触压力，作为寿命评估的判定参数；然后通过加速老化试验，拟合得到垫片的老化模型，并预测正常工况下老化后的接触压力；最后通过比较临界接触压力和老化后的接触压力评估垫片寿命。以一个65 ℃下要求使用寿命达到10年的垫片为例，介绍寿命预测的方法和步骤。该方法预测使用寿命与台架模拟的结果基本相符，验证其有效性。

摘要:为研究径向弹簧蓄能密封结构的密封特性，针对典型径向弹簧蓄能密封结构，分析其密封机制以及O形弯曲金属螺旋弹簧的弹性特性；采用ANSYS有限元分析软件，建立典型弹簧蓄能密封结构的非线性有限元分析模型，对弹簧蓄能密封圈在不同压缩率、不同介质压力下的接触应力进行分析，研究在多种工况下最大接触应力的变化情况。结果表明：压缩率保持不变时，最大接触应力随着介质压力的增大而增大；介质压力保持不变时，随着压缩率的增大，最大接触应力先增大再减小。对压缩率、介质压力与最大接触应力的关系进行曲线拟合，可用于指导弹簧蓄能密封结构的精确设计。