摘要:钢丝微动疲劳过程中，钢丝裂纹萌生特性直接影响其裂纹扩展特性，进而制约钢丝微动疲劳寿命，因此开展钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命预测研究具有重要意义。基于有限元法、摩擦学理论和断裂力学理论，运用Smith-Watson-Topper（SWT）多轴疲劳寿命准则建立考虑磨损的钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命预测模型，基于多种不同的钢丝疲劳参数估算方法对钢丝的微动疲劳裂纹萌生寿命进行了预测，并探究接触载荷、疲劳载荷、交叉角度及钢丝直径等微动疲劳参数对钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命的影响规律。结果表明：基于中值法的预测结果最接近实际值；在微动疲劳过程中，钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命主要与接触载荷和疲劳载荷相关。通过引入微动损伤参数建立简化的适用于钢丝绳的钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命预测模型，通过与考虑磨损的预测模型计算结果进行对比验证了该模型的准确性。

摘要:为了改善固体润滑复合涂层在高温条件下的稳定性，添加纳米碳纤维(CF)对MoS2涂料进行性能优化，并在铝合金基体上制备添加不同质量分数CF粉末的涂层；在CFT-Ⅰ型高速往复摩擦磨损试验机上考察涂层在不同温度下的稳定性、耐磨性能，利用超景深显微系统对涂层表面磨痕形貌进行观测，分析涂层的磨损机制。结果表明：在温度为20~100 ℃时，温度对涂层整体性能的影响较小，随CF质量分数的增大，涂层摩擦因数先增大后减小，磨痕深度先减小后增大，CF质量分数为1.5%时涂层摩擦因数最大，磨痕深度最小；当温度为200 ℃时，随CF质量分数的增大，涂层摩擦因数不断增大，磨痕深度大幅增大，且不同CF质量分数对磨痕深度的影响显著。添加CF能够在涂层内部形成网状骨架结构，同时起到稳定涂层结构、传递热量的作用，因而可使涂层表现出较好的耐热性能和耐磨性能；在200 ℃高温下，CF质量分数为1.5%的涂层的磨损面积和涂层犁皱高度相比未添加CF的涂层分别减少了21.6%和24.6%，表现出较好的抗高温变形性能和耐磨性能。

摘要:对新研制的含Ti低合金耐磨钢ANM450和对比钢Hardox450进行组织、相结构及硬度研究。基于煤矿井下工况环境，模拟配制偏酸性、偏碱性和高矿化度3种模拟矿井水，并以去离子水作为对比，通过湿砂磨料磨损试验对2种耐磨钢的腐蚀磨损性能和机制，以及腐蚀对磨损的作用机制进行研究。研究结果表明：新型耐磨钢ANM450的组织为板条状马氏体，沿轧制方向弥散分布有TiC颗粒；在4种模拟矿井水中，新型耐磨钢ANM450的耐腐蚀磨损性能优于对比钢Hardox450，其中TiC颗粒起到细化晶粒和阻碍磨粒滑动的作用；在40、100、140 N 3种载荷下，新型耐磨钢ANM450的腐蚀促进磨损率都要高于Hardox450，这表明新型耐磨钢ANM450的腐蚀磨损交互作用大于Hardox450。

摘要:粉煤灰空心微珠具有空心圆球结构，将其用于充填树脂基复合材料，可减少树脂用量、提升复合材料性能，同时促进粉煤灰排放废弃物的高附加值利用。采用不同粒径的粉煤灰空心微珠充填树脂基复合材料，研究不同粒径的粉煤灰空心微珠对复合材料密度、力学性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明：随着粉煤灰空心微珠粒径的减小，复合材料的密度呈先降低后增加的趋势，硬度和冲击强度呈先增加后减少的趋势；粉煤灰空心微珠粒径为120~140目时，复合材料密度最小，粒径小的空心微珠更有利于降低复合材料的密度；粒径为80~100目时，复合材料冲击强度最大；采用较大粒径粉煤灰空心微珠充填树脂基复合材料，更有利于提高复合材料的高温摩擦因数，改善树脂基复合材料的抗热衰退性能；粒径20~40目和60~80目粉煤灰空心微珠复合材料具有良好的综合摩擦磨损性能。

摘要:传统钢铁材料难以满足深井开采严苛的腐蚀环境，亟需开发具有良好耐蚀性的新材料。SiC陶瓷具有优异的耐蚀性，因此探讨了以SiC为原材料的复合材料的制备及耐蚀性。以SiC、Al2O3、SiO2为原材料采用有机泡沫浸渍法制备出三维网络结构SiC陶瓷，并采用浇铸工艺制备三维网络结构SiC-Fe复合材料，采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪等对SiC-Fe复合材料组织结构及物相进行分析，通过电化学试验、浸泡试验对SiC-Fe复合材料的耐蚀性进行表征，并分析其耐腐蚀机制。结果表明：SiC-Fe复合材料中SiC陶瓷增强体与高铬铸铁基体之间未发生元素扩散，界面结合方式为机械结合，基体中主要物相有奥氏体和碳化物，陶瓷增强体中主要为六方结构SiC和Al2O3；SiC陶瓷增强体的加入使高铬铸铁的腐蚀电流由4.189×10-3 A/cm2降至3.353×10-3 A/cm2，电荷转移电阻从7.309 Ω·cm2增大至11 881 Ω·cm2，电容值从1.994×10-4 F/cm2降至1.974×10-5 F/cm2，使整体的耐蚀性得到了提高。浸泡试验表明，SiC-Fe复合材料的腐蚀主要发生在高铬铸铁基体部分，界面及SiC陶瓷增强体处不易发生腐蚀；与纯高铬铸铁材料相比，SiC-Fe复合材料点蚀产生的时间较晚且腐蚀程度相对较轻。研究成果为复合材料在煤矿深井开采装备的应用提供重要理论依据。

摘要:作为煤矿开采中主要运煤装备，刮板输送机中板长期受到煤和矸石的磨损，造成装备损坏，降低设备使用寿命，影响煤矿开采效率。以ZTA颗粒(氧化锆增韧氧化铝颗粒，ZTAp)、铁基自熔合金粉末、高铬铸铁(HCCI)为原材料通过蜂窝预制体制备及浇铸工艺制备出蜂窝构型ZTAp增强铁基复合材料（ZTAp-HCCI复合材料）。采用扫描电子显微镜、X射线衍生仪、差热分析以及有限元理论模拟计算方法对ZTAp-HCCI复合材料组织形成过程进行研究，通过硬度实验、划伤实验及滑动磨损实验对材料耐磨性能进行表征。结果表明：ZTAp-HCCI复合材料中HCCI与ZTAp间未发生元素扩散，二者为机械结合；基体增强相为(Fe,Cr)7C3，在613 ℃时由Fe基体中固溶的C、Cr元素在晶界处形核析出。通过模拟计算表明，预制体在浇铸时为液相烧结，与HCCI形成冶金结合；通过划伤试验验证了ZTAp对于划痕的阻碍作用，同时证明HCCI对于ZTAp有良好的固定与承载作用。实验结果证明蜂窝构型ZTAp-HCCI复合材料耐磨性要远高于常用耐磨钢，其耐磨性能是铁基自熔合金的7倍。

摘要:为改善聚醚醚酮（PEEK）在矿井工况下的摩擦性能，选用纳米二氧化硅（SiO2）、二硫化钼（MoS2）和短切碳纤维（CF）为增强填料制备PEEK/SiO2/CF-MoS2复合材料，并探究PEEK/SiO2/CF-MoS2复合材料在不同工况条件下的滑动与滚动摩擦学性能；通过模拟滚轮罐耳在矿井环境下的运行方式，分析其磨损形貌和磨损机制。结果表明：PEEK/SiO2/CF-MoS2复合材料在不同载荷条件下均具有良好的减摩和耐磨特性；滑动摩擦在水介质工况下及滚动摩擦在干摩擦工况下，复合材料的摩擦因数和磨损率最低，其磨损机制均以磨粒磨损为主。与矿井常用的聚氨酯材料的对比，PEEK/SiO2/CF-MoS2复合材料的摩擦学性能更为优异。

摘要:微动疲劳易引起钢丝表面磨损和横截面积损失，进而造成钢丝断裂失效并缩短钢丝绳使用寿命。不同微动疲劳参数（接触载荷、疲劳载荷、钢丝直径和交叉角度）引起差异的钢丝微动疲劳磨损特性，故研究微动疲劳参数对钢丝微动疲劳磨损演化规律影响至关重要。基于摩擦学理论和Marc仿真软件构建钢丝微动疲劳磨损模型，探究接触载荷、疲劳载荷、交叉角度和钢丝直径对钢丝微动疲劳磨损演化的影响规律。结果表明：钢丝微动疲劳磨损体积主要与接触载荷和疲劳载荷有关；疲劳钢丝的磨损深度、磨损率及磨损体积随着接触载荷的增加而增大，且不同接触载荷下疲劳钢丝磨损体积均随着循环次数的增加而呈线性增加；随疲劳载荷幅值的增加，疲劳钢丝的磨损深度、磨损率及磨损体积均呈增加趋势；在不同疲劳载荷范围下疲劳钢丝的磨损体积均随着循环次数的增加而呈线性增加；当接触载荷、疲劳载荷及钢丝间摩擦因数相同时，不同交叉角度和不同加载钢丝直径下疲劳钢丝的磨损体积相同。

摘要:针对胶轮车湿式制动器的碟簧使用中发生的碎裂现象，运用标准GB/T 1972中方法对碟簧进行验算，发现在变负荷作用下的碟簧寿命≤105次，属于有限寿命。在保持制动性能不变情况下，采取增加碟簧厚度的改进方案对碟簧结构进行优化。优化后碟簧的设计循环寿命≥2×106次，达到GB/T 1972标准规定的无限寿命，并与工业制动器JB/T 10917中规定碟簧设计循环寿命一致。

摘要:为研究激光熔覆涂层温度场的演变和残余应力的分布规律，在316L不锈钢基板上激光熔覆Inconel718 (IN718) 合金，研究工艺参数对熔覆涂层宏观形貌的影响；基于实验所得工艺参数，利用Simufact Welding有限元软件建立热力耦合模型，通过数值模拟对熔覆过程中的温度场和应力场分布进行分析。结果表明：研究的工艺参数中，激光功率对涂层宽度的影响呈正相关性，送粉量对涂层高度呈较为明显的正相关性，而激光扫描速度对涂层高度呈较为明显的负相关性；熔池前端温度梯度最大，熔池尾部温度梯度较小；熔池峰值温度随着熔覆扫描的进行稳定于2 700 ℃左右；涂层最大残余应力为沿扫描方向上的拉应力，基板残余应力在涂层两侧呈对称分布，且最大残余应力为沿扫描方向的拉应力；残余拉应力是造成激光熔覆过程中基板“翘曲”变形的主要原因；基板与涂层热膨胀系数的差异是影响涂层与基板结合强度的另一原因。研究结果为后续基于实际工业中多层多道激光熔覆的研究奠定基础。

摘要:为提高采煤机滑靴在无油工况下的耐磨性，采用激光熔覆技术在45钢为基体上分别制备FeNiMo和FeNiMoSi涂层，并对其物相组成及硬度等进行分析。结果发现：制备的涂层结构致密，与基底保持了良好的冶金结合；FeNiMoSi涂层的平均硬度为438HV，分别约为基体（153HV）的2.8倍以及FeNiMo涂层（385HV）的1.1倍。通过往复式摩擦磨损试验机研究涂层的干摩擦磨损性能，并探讨其磨损机制。结果表明：随着载荷和滑动速度的增大，涂层的摩擦因数均呈现出减小的趋势；随着载荷的增大，涂层的磨损率逐渐升高；随着滑动速度的增大，FeNiMo涂层的磨损率出现先下降后上升的趋势，而FeNiMoSi涂层的磨损率则逐渐下降；涂层的磨损机制主要为磨粒磨损、塑性变形以及轻微的氧化磨损。总体来说，FeNiMoSi涂层相比FeNiMo涂层表现出更好的耐磨性能，这是因为涂层中Si元素的添加，不仅起到细晶强化作用，而且促进了FeSi金属间化合物相的生成。

摘要:氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷(ZTA)/高铬铸铁(HCCI)构型耐磨复合材料具有极高的耐磨性，但由于铸造态复合材料难以加工且易断裂失效，需要对其进行热处理。对ZTA/HCCI构型复合材料进行热处理，分析淬火前后复合材料的微观组织，并通过三体摩擦磨损测试研究热处理对耐磨性的影响。结果表明：热处理后HCCI基体微观组织为马氏体或回火马氏体，保证了ZTA/HCCI构型复合材料基体本身具有较高的耐磨性；与热处理后的HCCI相比，淬火和回火的ZTA/HCCI复合材料的质量损失率分别降低了53%和55%，表明材料的整体耐磨性得到了提高。在热处理后的ZTA/HCCI构型复合材料中，ZTA陶瓷在HCCI马氏体基体上钉扎，起到了“阴影效应”，增强了材料的整体耐磨性。

摘要:采用激光熔覆在25Cr2Ni4MoV钢基材表面制备铁基合金涂层，研究激光熔覆涂层的微观组织、显微硬度、抗剪强度、摩擦磨损性能。结果表明：激光熔覆Fe基合金涂层与25Cr2Ni4MoV钢基材界面形成了良好的冶金结合；激光熔覆层为典型的树枝晶形貌，由浅灰色及深灰色2种不同物相相间组成；激光熔覆区的显微硬度显著高于基体区和熔合区，平均剪切强度达280.83 MPa；激光熔覆Fe基合金涂层的平均干摩擦因数、磨痕轮廓深度及平均磨损体积较25Cr2Ni4MoV钢基材分别下降了约25%、45%及50%；激光熔覆所制备的Fe基合金涂层的耐磨性能远高于25Cr2Ni4MoV钢基体，该型涂层对基体有着良好保护作用。

摘要:采用颗粒流PFC2D软件建立镐形截齿截割岩石的离散元模型，通过改变截割角度和截割深度，对岩石颗粒裂纹、截齿载荷以及截齿的综合截割性能进行分析。结果表明：截割角度越大，对岩石的剪切作用越明显，产生裂纹的数目越多，但岩石深处颗粒接触失效较少，不利于裂纹的扩展；随着截割深度的增加，岩石参与截割的部分增大，产生裂纹的数目增多；随着截割角度的减小和截割深度的增加，截割切向力和法向力均增大；截割角度为52°，截割深度为3 mm时，截齿的综合截割性能最佳。讨论仿真模型参数，如颗粒间摩擦因数和颗粒的弹性模量对仿真结果的影响。结果表明：随着摩擦因数和弹性模量的增大，得到的截割力也随之增大，其中摩擦因数和弹性模量对截割力的影响分别为0.48和0.37。研究结果为截齿和采掘机械截割系统的设计以及截割工艺的优化提供了参考。

摘要:为探讨CM550复合耐磨板用于煤矿刮板输送机中部槽的可行性，结合刮板输送机中部槽的磨损运动特征，研究CM550高铬堆焊耐磨层的组织结构和磨损性能，并分析其磨损损伤机制。金相、XRD和TEM组织结构分析表明，高铬堆焊层与Q235基体之间形成冶金熔合，堆焊层的相组成主要为α-Fe和Cr7C3碳化物，其中碳化物以初生棒状、共晶片状和粒状二次碳化物的形式存在。滑动磨损实验结果表明，在相同的摩擦因数条件下，CM550耐磨板的相对耐磨性是NM450耐磨钢的2倍以上，摩擦副材料的磨损质量损失也处于相同水平。石英砂磨料磨损的损伤主要来自硬石英砂颗粒的微切削磨损和软质铁素体区的变形剥落磨损，铁素体磨损暴露于磨损表面的硬质碳化物承担了主要的磨损载荷，阻止了石英砂磨料与软铁素体的直接接触，减轻了铁素体的进一步磨损，有效提高了耐磨性。因此，CM550高铬堆焊耐磨板可推荐为刮板输送机中部槽和煤矿各种耐磨衬板制造的耐磨材料。

摘要:为提高矿用钛合金钻杆的耐磨性能，以低成本粉末冶金Ti-Al-Fe-Mo合金为研究对象，采用表面机械碾磨与固相渗碳相结合的创新方式对其表面进行复合强化处理，研究不同表面碾磨道次加渗碳处理的钛合金表面的微观组织及其显微硬度。以氮化硅球为摩擦对偶，对表面复合强化钛合金样品进行往复式滑动摩擦试验，研究钛合金表面强化层对其磨损量、摩擦因数、表面磨痕微观组织的影响规律。结果表明：表面机械碾磨方法可以在粉末钛合金表面形成梯度纳米晶结构；钛合金经过表面机械碾磨处理后可显著提高表面渗碳的深度和均匀度；经表面机械碾磨与固相渗碳复合强化处理的钛合金，其磨损量相比于单一表面渗碳的钛合金降低了近58%。表面复合强化的钛合金摩擦磨损机制以疲劳磨损、黏着磨损、氧化磨损和少量的磨粒磨损为主。

摘要:为了提升平滑靴的使用寿命，采用长边单向、短边单向、长边双向和短边双向4种扫描方式在平滑靴基体上制备40CrNi2Si2MoVA涂层，研究其宏观形貌、微观组织、硬度、耐磨性，并通过现场上机实验对不同涂层的平滑靴综合使用寿命进行评估。结果表明：4种扫描方法制备的熔覆层与基体均有良好的冶金结合，表面无比较明显的气孔以及裂纹；熔覆层微观组织主要由胞状晶、树枝晶、柱状晶、等轴晶组成；采用长边单向扫描时，熔覆层的晶粒更加致密，质量最好，采用单向扫描时熔覆层的显微硬度高于双向扫描时的显微硬度，采用短边单向扫描时熔覆层耐磨性有着很明显的优势。上机实验表明，40CrNi2Si2MoVA涂层对平滑靴的使用寿命有着很大的提升。

摘要:滚动轴承的摩擦是在一个复杂的系统中由多种因素共同作用而产生的。为研究轴承中各类摩擦副的摩擦占总摩擦的比重，以矿山带式运输机托辊常用的6204脂润滑深沟球轴承为例，分析脂润滑深沟球轴承摩擦阻力的主要来源，将轴承摩擦分为滚动摩擦、滑动摩擦、黏性摩擦以及密封摩擦，用因素分离法分别开展同批次6204脂润滑深沟球轴承的带密封、无密封、无润滑以及微润滑条件下的摩擦实验，通过逐次剥离部分因素分析各摩擦分量对摩擦总量的影响。实验结果表明：在实验的载荷和转速条件下，密封摩擦占轴承全部摩擦的5%~18%，黏性摩擦占无密封轴承总摩擦的64%~85%；除去这些黏性摩擦之外，滑动摩擦也是滚动轴承摩擦中的重要分量。

摘要:矿用重型刮板输送机可控启动装置的核心部件湿式摩擦副在启动过程中，呈现出液体黏性摩擦、粗糙接触摩擦、生热/传热/散热等高度复杂的耦合特征，对瞬态摩擦热特性的研究提出了较大挑战。以矿用大尺寸湿式摩擦副启动过程为研究对象，构建接触界面压力与瞬时热传导模型，基于界面压力的动态变化研究摩擦副瞬态摩擦热特性，揭示非均匀温度场的动态分布规律，分析对偶钢片和摩擦片温度的差异性，并进行试验验证。结果表明：摩擦副瞬态温度场受到接触界面压力、相对转速及对流换热作用的综合影响，径向方向存在明显的温度梯度，呈现不均匀性分布，最大值出现在外径附近，摩擦片最高温度只有对偶钢片的1/2。仿真值与试验值具有较好的吻合性，可准确地预测温度场的动态变化规律，为大尺寸湿式摩擦副瞬态热特性的研究奠定了理论基础。

摘要:采煤机油液的在线监测可检测其传动系统运行状态，成为采煤机状态监测的一个新的研究方向。首次根据工业闭式齿轮油换油标准划分润滑油污染阶段，并对采煤机油液中的磨损颗粒形态进行研究。研究表明：可将采煤机传动系统润滑油的使用寿命划分为6个阶段：未使用期，轻度污染期，次轻度污染期，次重度污染期，重度污染期，报废期。对未经使用的采煤机油液中颗粒形态进行了研究，发现即使未使用的润滑油中也存在颗粒，颗粒粒度在5 μm以下，将对润滑油评判标准产生影响。指出在进行采煤机传动系统油液磨屑监测参数设定时，要注意几个磨屑粒径节点：30，50和70 μm；当油液中磨屑粒度小于30 μm时，采煤机处于正常运转阶段；当油液中磨屑粒度大部分位于30~50 μm时，采煤机处于正常运转阶段，但需注意补充一定量新润滑油；当油液中出现50~70 μm的磨屑时，可考虑进行润滑油的更换和传动系统检修；当油液中出现大于70 μm的磨屑时，可开展传动系统大修。

摘要:针对传统机械密封运行阻力大、寿命短和轴向式磁性液体密封适用性差等问题，结合矿山装备旋转部件的高转速、重载荷工况特点，提出一种新型轴-径组合式磁性液体密封结构。对密封结构中关键部件的尺寸参数进行优化；用ANSYS软件对轴-径组合式与单一轴向式密封结构进行磁场特性仿真，并将2种密封结构的密封性能进行对比。结果表明：新型轴-径组合式磁性液体密封的结构设计合理，可有效避免因离心力造成的高速旋转轴密封失效问题，且相比于单一轴向式磁性液体密封结构其耐压能力提高了527%，验证轴-径组合式密封结构的可靠性。

摘要:卧式柱塞泵曲轴密封的可靠运行是曲轴轴承实现润滑与液压支架稳定供液的重要基础。基于磁性液体密封理论，设计一种单磁源梯度齿宽磁性液体密封结构，采用数值模拟的方法研究磁性液体密封结构的磁场分布特征，并分析不同密封间隙和转速对密封耐压性能的影响。结果表明：与均匀极齿宽度磁性液体密封结构相比，梯度极齿宽度密封结构平均耐压能力约提高11%；梯度齿宽密封结构中，随着极齿与永磁体距离的增大，各极齿耐压能力逐渐增强；随着密封间隙的增大，离心力引起密封失效的极限转速逐渐减小。

摘要:球形防喷器封井后强行起下钻作业极易导致胶芯密封失效，为研究动密封过程中防喷器胶芯失效机制，基于橡胶大变形理论建立球形防喷器动态密封数值模型，探究球形防喷器胶芯在封井和起下钻过程的应力分布和失效模式。结果表明：球形防喷器密封钻杆后，胶芯内壁会产生条状褶皱，支撑筋下板块拐角处产生鼓点状应力分布，颈部和背部存在应力集中现象；当钻杆倾斜时，钻杆与胶芯接触密封区也发生倾斜，胶芯左右两侧应力小幅增大；起下钻过程中，胶芯内壁的条状应力集中变为片状分布，钻杆接头进出密封区域时，接触应力发生突变。