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  • 2020年第45卷第10期文章目次
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    • 非圆金属O形环装配预紧过程仿真模拟

      2020, 45(10):1-6. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2020.10.001

      摘要 (543) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:反应堆压力容器密封用超大直径金属O形环在加工完成后会无可避免地产生变形,理想圆度难以保证,导致其在装配预紧过程中产生复杂的变形结果。为研究椭圆金属O形环装配预紧过程的变形特征,在以同周长方式构建椭圆环模型进行仿真模拟的基础上,根据椭圆金属O形环与法兰内外壁面的接触关系,研究其压缩过程中关键截面的变形位移和关键截面特征点的运动轨迹变化,较为全面地分析了椭圆金属O形环的整体变形情况。仿真结果表明:椭圆金属O形环在压缩过程中长轴处沿径向向内移动,短轴处沿径向向外移动,整体变形结果趋于圆形;并且长轴和短轴截面发生方向相反的扭转,使椭圆金属O形环产生扭转变形。

    • 涡动对液膜密封空化及动压性能影响

      2020, 45(10):7-13. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2020.10.002

      摘要 (430) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为进一步探索涡动现象对液膜密封性能影响,基于满足质量守恒的Schnerr-Sauer空化模型,建立螺旋槽液膜密封涡动模型,探讨密封环涡动半径、涡动速度对液膜密封空化分布及密封动压性能的影响。结果表明:涡动半径对液膜承载能力和泄漏量影响较小,但显著影响液膜空化率和倾覆力矩,尤其是正向涡动时;涡动速度对液膜空化率和密封动压性能影响显著,正向涡动时具有促进作用,反向涡动反之;在相同工况时,正向涡动对密封动压性能的影响好于反向涡动的影响。

    • 切削液的微生物劣化对碳钢耐腐蚀行为的影响

      2020, 45(10):14-21. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2020.10.003

      摘要 (420) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用平板划线法对切削废液中的微生物进行提纯分离及鉴定,分离出一种假单胞菌属P.xiamenensis种的优势菌种,将菌种接种至切削液中进行微生物劣化,并研究在含菌切削液中45钢的腐蚀行为。实验结果显示:该菌种在切削液中的数量级在106 CFU/mL以上;该菌能优先降解切削液中含氮表面活性剂,增加乳化液液滴的粒径,从而增加切削液的浊度;45钢在含菌切削液中浸泡15天后,表面出现了一层稀松多孔的生物膜,将生物膜去除后发现基体发生了严重的点蚀现象。极化曲线结果显示,碳钢在含菌切削液中的腐蚀电流密度是空白对照样的2.2倍。电化学阻抗结果显示,浸泡时间增长电荷转移电阻逐渐下降,耐蚀性变差,第5天出现了生物膜,且生物膜的厚度不断增加,基体在生物膜下发生严重的点蚀。

    • 轴颈倾斜对人字槽径向气体轴承性能影响的数值研究

      2020, 45(10):22-27. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2020.10.004

      摘要 (481) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于制造误差、偏斜力矩及弹性变形等原因会导致轴颈在轴承中倾斜,使轴承气膜厚度和压力分布发生变化,会对轴承的工作性能产生影响。为研究轴颈偏斜对轴承性能的影响,通过有限元摄动法求解雷诺方程,研究轴颈偏斜角度和偏斜距离对人字槽气体轴承气膜厚度、压力场、静态和动态特性的影响,并分析轴颈倾斜对人字槽径向轴承临界质量等参数的影响规律。结果表明:轴颈偏斜距离变化对轴承静态和动态性能影响较大,偏斜角度对轴承性能影响较小;随着偏斜距离增大,量纲一承载力和临界质量均大幅减小、量纲一摩擦力矩呈现小幅下降趋势。

    • 离子液体对石墨烯润滑油分散及润滑性能的影响

      2020, 45(10):28-35. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2020.10.005

      摘要 (546) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究离子液体作为添加剂对石墨烯润滑油分散和润滑性能的影响。通过改变离子液体质量分数、超声功率以及时间等条件,考察离子液体/石墨烯润滑油的分散稳定性;采用Rtec多功能摩擦磨损试验机,以Si3N4/钢为摩擦副,考察不同条件下离子液体/石墨烯润滑油的摩擦学行为;采用扫描电镜和超景深显微镜对磨损表面进行分析,探究离子液体作为添加剂的润滑机制。结果表明:离子液体质量分数为0.002 5%、超声时间为60 min,超声功率为600 W时石墨烯润滑油的分散性和稳定性均显著提高;加入离子液体后,石墨烯润滑油的润滑性能提高,其摩擦因数随离子液体质量分数的增加而下降,随超声功率的增加而降低,随超声时间的增加而增加。研究发现,由于离子液体阳离子的长链结构和自身黏度较大,离子液体构成的润滑膜较厚且易于吸附在摩擦副表面,并与石墨烯发生协同作用形成了混合润滑膜,从而避免了摩擦副之间的直接接触,改善了摩擦磨损性能。

    • 速率变化对轮轨滚动接触蠕滑特性的影响

      2020, 45(10):36-41. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2020.10.006

      摘要 (407) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:从研究影响轮轨滚动接触几何关系的机制出发,利用数值计算方法分析横移量和摇头角变化速率对轮轨接触质点间蠕滑力/率、接触斑黏滑区的分布等的影响。分析结果表明:横移量、摇头角的变化速率对轮轨滚动接触蠕滑特性具有重要的影响具有重要的影响;随着横移量变化速率的增加,轮轨接触斑间的横向蠕滑力/率、蠕滑力密度等增大,同时滑动区逐渐增大,黏着区面积逐渐减小,因此当列车在加速过程中要适当考虑增黏措施;随着摇头角的变化速率的增大,轮轨接触斑间的纵向蠕滑力/率、蠕滑力密度等增大,而横向蠕滑力/率、蠕滑力密度等减小,接触斑上滑移区面积逐渐增大,直至接触斑切向力达到饱和处于全滑动状态。

    • 多孔集成节流器空气静压轴承承载性能计算与分析

      2020, 45(10):42-46. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2020.10.007

      摘要 (535) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为进一步提升空气静压轴承的承载性能,提出一种具有多孔集成节流器的空气静压轴承。在极坐标系下推导空气静压轴承的控制方程并运用有限差分法进行数值离散,运用超松弛数值迭代方法对空气静压轴承的气膜压力和承载力进行数值求解。结果表明:空气静压轴承气膜内的压力分布随着轴承间隙的增大而减小,空气静压轴承承载力随着轴承间隙的减小逐渐增大;随着多孔集成节流器的节流孔数量的增加其最大承载力逐渐增大,但当节流孔数量增大到一定程度后,最大承载力增加不明显;在节流孔边缘外处会产生气旋现象,气旋和气体流速随着轴承间隙的减小而减小。

    • 混合/流体润滑状态振动信号统计学时域分析

      2020, 45(10):47-51. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2020.10.008

      摘要 (484) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究摩擦振动产生机制和特征,通过Stibeck曲线设计混合/流体润滑状态实验,对不同状态下振动信号进行统计学时域分析。结果表明:流体润滑状态下摩擦振动十分微弱,振动信号有效值不随载荷增加而增加,切线方向振动信号自相关函数变化平滑,法线和切线方向振动信号互相关函数相对比较圆滑;混合润滑状态下,振动信号有效值随载荷增加而增大,切线方向振动信号自相关函数和两方向振动信号互相关函数皆具有明显的冲击特性,通过测得信号相关函数可以提取出混合润滑状态下摩擦振动信号的冲击特性。对比分析测得振动信号统计学特征,可以识别2种润滑状态。

    • 低滞后刷式密封泄漏特性与滞后效应研究

      2020, 45(10):52-58. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2020.10.009

      摘要 (498) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对带遮流板的低滞后刷式密封结构,采用经试验数据修正的多孔介质模型,对3种减压腔轴向尺寸的结构在不同上下游压差下的三维泄漏流场进行了数值模拟,对这3种结构在压差上升和下降过程中呈现的泄漏系数滞后效应进行数值分析。研究结果表明:经试验修正的多孔介质模型能较好地预测低滞后刷式密封结构的泄漏量;不同减压腔轴向尺寸的低滞后刷式密封的压力分布趋势基本相同,减压腔使刷束和后挡板间几乎不存在压力梯度;随着压差的上升,泄漏系数先迅速增大后趋于定值;减压腔轴向尺寸为0.5 mm时泄漏系数最小,但其表现出的滞后效应更显著。研究结果可为低滞后刷式密封泄漏特性滞后效应研究及结构设计提供依据。

    • 带横向纹理的ZrO2陶瓷材料微弹流润滑分析

      2020, 45(10):59-66. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2020.10.010

      摘要 (504) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:在ZrO2-Steel接触副两表面上分别设计方向与卷吸速度垂直的横向纹理,使用点接触瞬态非牛顿热弹流模型进行微弹流问题的数值分析,分析高速滑滚工况下的热黏度楔效应及微弹流现象,并与理想光滑表面结果进行比较。结果表明:快速运动表面采用导热系数低的氧化锆陶瓷材料会得到更厚的膜厚;两固体表面的横向凹槽及凸峰会引起油膜和压力的局部增大或减小,且氧化锆为慢速运动表面时粗糙度引起压力的局部变化更为剧烈;微观形貌会影响摩擦因数,滚滑工况下随两固体表面的运动,摩擦因数值会围绕光滑表面的摩擦因数值上下波动,且两表面的峰谷足够靠近相互作用时摩擦因数值显著降低。因此,工程设计中尽量使用导热率小的材料作为接触副的快速表面,且选择合适的微观形貌来提高润滑性能。

    • 织构化滑动轴承混合润滑与磨损耦合数值模型

      2020, 45(10):67-74. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2020.10.011

      摘要 (473) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于统计学模型建立织构化轴承混合润滑与磨损的计算模型,通过生成轴瓦虚拟粗糙表面,分别利用平均流量雷诺方程、K-E弹塑性接触模型、Boussinesq积分、Archard型磨损方程求解油膜压力、粗糙峰接触压力、轴瓦的弹性变形和轴瓦表面磨损量。通过有限差分法和牛顿下山法对模型进行数值模拟,得到不同偏心率下的油膜压力、油膜厚度、轴瓦弹性变形、轴瓦表面粗糙峰接触压力及磨损量,并与其他混合润滑模型进行对比,验证了该模型的有效性。以圆形凹坑织构为例,研究在多种工况下,润滑状态转化以及织构对磨损过程的影响。研究表明:织构可以形成二次润滑,有利于流体润滑;随偏心率增大,进入混合润滑状态后,承载能力、粗糙峰接触载荷迅速增加,摩擦因数出现拐点;在混合润滑状态下,磨损过程前期表面织构会造成轴承承载性能降低和增大磨损,随着滑动轴承进一步磨损,表面织构可以起到减磨作用。

    • 富勒烯与纳米二硫化钨极压抗磨协同性能研究

      2020, 45(10):75-80. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2020.10.012

      摘要 (529) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探讨富勒烯与纳米二硫化钨的极压抗磨协同性能,利用四球试验机考察富勒烯与纳米二硫化钨复配后在PAO基础油中的摩擦学性能;采用扫描电子显微镜对试验钢球磨痕形貌进行分析,探究富勒烯与纳米二硫化钨的协同作用机制。结果表明:富勒烯与纳米二硫化钨单剂对PAO基础油减摩抗磨效果的改善不明显,而富勒烯与纳米二硫化钨复配后可明显提高油样的减摩抗磨性能,其中质量分数0.01%富勒烯与0.005%二硫化钨复配后减摩抗磨协同效果最优,这是因为富勒烯能够实现滚动摩擦,而纳米二硫化钨能够沉淀到磨损处,起到修复的作用,两者的协同作用,提高了基础油的抗磨减摩性能;富勒烯与纳米二硫化钨复配并不能提高基础油极压性能,这是因为富勒烯不能与纳米二硫化钨生成新的物质来提高基础油的承载能力。

    • 芥酸酰胺对喷蜡NR/BR弹性材料自润滑性能的影响

      2020, 45(10):81-86. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2020.10.013

      摘要 (513) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究芥酸酰胺不同用量对自润滑喷蜡天然橡胶(NR)/顺丁橡胶(BR)弹性材料的硫化特性、力学性能、Payne效应、损耗因子、动态热机械性能的影响,并与未加入润滑剂的组分进行对比。结果表明:加入芥酸酰胺后硫化胶表面会出现明显的白色润滑膜,提高了硫化胶自润滑性能,使得NR/BR硫化胶的静摩擦因数和动摩擦因数大幅下降;而润滑剂芥酸酰胺对硫化胶的力学性能和老化性能影响不大。DSC研究发现,芥酸酰胺的加入不会影响基体橡胶的玻璃化温度,在70 ℃左右都会出现芥酸酰胺的熔融转变峰。

    • 基于表面轮廓的人字闸门底枢蘑菇头磨损量测量方法

      2020, 45(10):87-91. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2020.10.014

      摘要 (465) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为精确测量人字闸门底枢摩擦副蘑菇头磨损量,采用摩擦磨损试验机对蘑菇头进行模拟摩擦磨损试验,应用千分表测量磨损试样表面轮廓,获取表面三维轮廓数据,并构建表面轮廓图;采用微元法和拟合法计算了曲面磨损体积。其中微元法是以千分表的步长为微元,首先计算出每个微元磨损体积,然后再将球面微元磨损量相加得到球面磨损体积;拟合法是将测量球面数据转化为直角坐标系中数据,然后对坐标系中数据进行曲面拟合得到拟合函数,再对拟合函数求积分得到球面体积,磨损试验前后球面体积差即为球面磨损体积。结果表明:微元法和拟合法与称重法的误差分别为4.66%和4.03%,均满足工程测量要求,为球面磨损量的测量与计算提供了更准确的方法。

    • CVTF状态监测系统开发及在CVT故障诊断中的应用

      2020, 45(10):92-98. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2020.10.015

      摘要 (510) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为监测车用无级变速器金属带早期磨损故障,准确诊断相应失效状态信息,设计无级变速器油液状态监测系统。该系统利用EDTA荧光碳量子点对变速器油液中磨损元素铁、镍元素的选择作用,通过计算碳量子点荧光强度淬灭率,对不同行驶里程下变速器油液中铁、镍元素的含量比值进行分析。通过对照变速器金属带各部件材料的金属元素含量,发现行车至3万km,无级变速器钢环是主要的故障部位。采用油液光谱分析技术与免疫原理结合的方法,验证实验结论的有效性与合理性。通过变速器拆检分析,进一步验证实验方法的准确性,证明无级变速器油状态监测系统的实际可行性,为变速器早期失效诊断提供一种新的方法。

    • 大型500 kV变压器主密封法兰系统受力分析

      2020, 45(10):99-104. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2020.10.016

      摘要 (411) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用有限元分析软件ABAQUS对油浸式变压器的主密封界面的螺栓、垫片、法兰系统进行建模,分析预紧状态下法兰螺栓受力及变形情况,探讨接触应力随橡胶垫片压缩率、流体压力、橡胶垫片硬度的变化规律。结果表明:在螺栓预紧载荷作用下,法兰偏转使螺栓受力不均,箱沿连接处为法兰最易损坏位置,可在箱沿与箱体处加额外刚性固定来增加强度;随着压缩率与流体压力的增大,橡胶垫片的接触应力和von Mises应力均增大;橡胶垫片硬度越大,相同流体压力下的接触应力和von Mises应力也越大,因此当密封界面承受较大流体压力时,应选用硬度大的橡胶垫片。

    • 基于Faster R-CNN的齿轮箱铁谱磨粒识别

      2020, 45(10):105-112. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2020.10.017

      摘要 (511) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:在利用铁谱技术对齿轮箱磨损状态进行评估时,存在磨粒特征提取困难且磨粒识别的数量有限的问题,基于铁谱磨粒图像特性,提出基于Faster R-CNN算法的铁谱磨粒识别。该算法采用ResNet-34网络完成铁谱磨粒特征自动提取,并采用RPN网络实现对图像中多个磨粒的识别。通过实验对Batch_Size和学习率超参数进行优化,使用超参数优化后的Faster R-CNN算法进行实验。结果表明:该方法克服了磨粒交叉引起的识别难点,能识别一副图像中的多个磨粒,能统计各类磨粒数量,且准确率较高;在磨粒背景颜色不同、存在噪声干扰等情况下,该方法仍能够准确判断磨粒类型,具有较好的稳定性。

    • 酰肼类及磷酸类润滑油添加剂CoMSIA-QSTR抗磨损性能模型构建

      2020, 45(10):113-120. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2020.10.018

      摘要 (366) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用比较分子力场分析(Comparative Molecular Field Analysis,CoMFA)和比较分子相似性指数分析(Comparative Molecular Similarity Indices Analysis,CoMSIA),对36种酰肼类及部分磷酸类润滑油添加剂的抗磨性能进行摩擦学三维定量构效关系的研究,在静电场和立体场分别建立添加剂的CoMSIA模型,对比分析2种模型的稳定性和预测能力。结果表明:在静电场构建的CoMSIA模型的预测能力较好,表明分子静电场对该类型类化合物的抗磨性能影响最大;基于该模型构建的三维等高线图可较为直观地解释静电场对化合物抗磨性能的影响,即当官能团或原子的电负性和所在区域性质一致时,抗磨性能最好。因此在特定区域引入带有正电荷或负电荷的基团或原子将有助于提高化合物的抗磨效果。

    • 机械衰减对锂基润滑脂流变特性的影响

      2020, 45(10):121-125. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2020.10.019

      摘要 (435) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用万次剪切机对一种锂基润滑脂进行不同剪切次数下的剪切,得到衰减程度不同的锂基润滑脂。采用微牵引力试验机对经过机械衰减的锂基润滑脂进行弹流润滑状态下的摩擦力测试,并计算得到润滑脂的流变特性参数。分析不同温度、不同滚动速度和不同载荷下,衰减程度不同的锂基润滑脂的流变特性。结果表明:锂基润滑脂的剪应力随机械衰减程度的增大而增大,其抗剪切性能随机械衰减程度的增大而下降;锂基润滑脂衰减程度越大,速度增加造成的润滑脂剪应力下降程度越大,载荷增加造成的润滑脂剪应力增大的程度越小,温度升高造成的润滑脂剪应力下降的程度越小,即机械衰减程度越大的锂基脂对温度和载荷变化越不敏感,对速度变化较敏感。

    • 基于ANSYS的带簧油封径向力分析

      2020, 45(10):126-130. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2020.10.020

      摘要 (516) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种考虑弹簧初应力的油封径向力有限元计算方法,即通过二维轴对称模型实现带簧油封的径向力计算。该模型中通过圆管来等效油封弹簧,并可以实现弹簧初应力现象的模拟;圆管模型的材料属性由2种状态下(弹簧装配在油封上和油封装配在轴上)弹簧的拉力转换得到,转换关系通过试验与仿真相结合的办法获得,最终实现了带簧油封2种状态下的径向力有限元计算。通过径向力测量仪验证计算结果的正确性,同时发现弹簧所产生的径向力并非百分之百转化为油封径向力。

    • 中低温固化黏接双组分加成型液体硅橡胶的制备

      2020, 45(10):131-135. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2020.10.021

      摘要 (414) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为开发一款对各类基材具有良好黏接性的中低温固化液体硅橡胶,研究增黏剂类型、铂催化剂质量分数、含氢硅油活性氢含量对加成型硅橡胶硫化速度和黏接性等性能的影响。结果表明:当环氧含氢环体增黏剂和苯基含氢增黏剂复配时,制备的硅橡胶的硫化速度、对不同基材的黏接力等性能均较好;随着铂催化剂质量分数、含氢硅油活性氢含量的增大,硫化速度均加快,但黏接强度先增加后降低。当环氧含氢环体增黏剂和苯基含氢增黏剂配比为2∶1,铂催化剂质量分数为1.5×10-5,含氢硅油活性氢质量分数为0.5%时,研制的双组分加成型液体硅橡胶可在60 ℃下20 min完全固化,且对不同基材具有良好的黏接性,对不锈钢、聚苯醚(PPO)基材的拉伸剪切强度分别达到1.8 MPa和1.1 MPa。

    • 油液及振动监测在机泵群轴承早期故障预警中的应用

      2020, 45(10):136-140. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2020.10.022

      摘要 (422) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过对催化裂化装置机泵群的润滑油进行监测,发现油浆泵轴承润滑油中金属颗粒指标异常,且颗粒表面有异常发蓝现象;通过油液监测诊断数据的趋势对比,结合轴承的振动状态监测图谱,实现了高温泵轴承的滚珠体早期故障预警。通过拆检和维修更换等,及时消除设备缺陷,保证了油浆泵与石化装置的健康运行。润滑可靠性监测预警与振动监测能快速、准确地实现隐患预警,为设备的视情维护提供依据。

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