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  • 2022年第47卷第9期文章目次
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    • 新型螺旋槽干气密封流固耦合分析*

      2022, 47(9):1-10. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2022.09.001

      摘要 (28) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统螺旋槽在背风口处有一处明显的低压区,影响螺旋槽的密封性能。为提高传统螺旋槽的密封性能,在传统螺旋槽的基础上提出一种新型螺旋槽结构。该槽型在传统螺旋槽的背风处一侧并列了一个槽根半径不同短槽,且两槽的槽深相等,形成一个槽根较长的新型螺旋槽结构。通过建立传统螺旋槽与新型螺旋槽的几何模型,利用ANSYS仿真软件对2种槽型进行数值模拟。结果表明,新型螺旋槽的开启力、泄漏量及刚度等干气密封性能均优于传统螺旋槽。对流固耦合下的密封环进行应力、变形分析,对比2种槽型密封环在相同操作参数下的流固耦合应力、变形等的差异。计算结果表明:随着转速与入口压力的增加,2种槽型的动、静环最大应力、变形量均呈现上升趋势,且动环的最大应力、变形量始终大于静环,新型螺旋槽的最大应力、变形量始终大于传统螺旋槽。

    • 基于灰色理论的尼龙/碳钢摩擦副磨损量预测*

      2022, 47(9):11-16. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2022.09.002

      摘要 (12) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:在传动系统中,尼龙66制零件会与碳钢零件配合传递运动和转矩,由于尼龙66硬度远远低于碳钢,所以尼龙66制零件表面极易产生磨损导致失效,因此在产品设计中必须考虑尼龙66的摩擦磨损。为有效评估尼龙66与碳钢配对运行的摩擦磨损性能,在不同载荷下进行尼龙66/45钢摩擦副的摩擦磨损试验,通过超景深显微镜观察磨损形貌及磨痕的深度,采用灰色系统理论建立磨损量预测的灰色GM(1,1)模型,建立考虑表面接触应力的磨损量预测模型。结果表明:采用灰色理论预测尼龙66/45钢的磨损量具有高精度和高可靠性,预测值和试验值的最大误差为9.26%,平均相对误差为3.60%。采用该预测模型进行尼龙零部件磨损寿命设计,无需开展大量重复性的磨损试验,能够快速为尼龙零部件的产品设计提供磨损量的参数指标。

    • 钻井泵活塞缸套密封系统密封性能流-固耦合分析*

      2022, 47(9):17-23. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2022.09.003

      摘要 (23) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:现有的关于钻井泵活塞皮碗受力情况的相关研究,大多忽略了钻井泵工作过程中活塞缸套与钻井液的流-固耦合作用,得出的结论与实际的受力特性有一定的差别。为研究活塞皮碗的受力情况,通过建立活塞缸套的有限元模型,采用流-固耦合方法来模拟活塞缸套受力特性,同时探讨皮碗过盈量以及唇角尺寸对其密封性能的影响。仿真结果表明:缸套与皮碗接触面之间受力变化规律与缸套内压力变化规律相似;在最大工作压力作用下,缸套内表面和垫圈表面与皮碗接触部位等效应力都较大,但相较于缸套和垫圈,皮碗是活塞密封中最易失效的部件;皮碗的应力主要集中在活塞皮碗的唇部及根部与垫圈接触处,而这也是皮碗易发生失效的2个部位;当皮碗过盈量大于1.0 mm,唇角大于15°时,皮碗唇部会产生向心效应,进而影响皮碗的密封性能。

    • 考虑粗糙度时不同衬层材料水润滑轴承润滑特性比较*

      2022, 47(9):24-31. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2022.09.004

      摘要 (39) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:以水润滑轴承为研究对象,考虑表面粗糙度的影响,针对丁腈橡胶(NBR)、赛龙、飞龙、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)4种新型非金属衬层材料建立润滑数学模型,并推导水膜厚度方程;采用有限差分法,研究考虑实际表面粗糙度时4种新型衬层材料的衬层变形、水膜厚度和水膜压力的变化规律,分析最大水膜压力和承载力随转速的变化,并与表面光滑轴承进行对比。结果表明:考虑表面粗糙度时水润滑轴承的衬层变形和水膜厚度均呈波状分布,衬层变形减小,最小水膜厚度变薄,而水膜压力有轻微的局部突变,最大水膜压力增大,承载力下降;4种材料的变形量和最小水膜厚度由大到小均依次是NBR、赛龙、飞龙、UHMWPE,水膜压力由大到小依次是UHMWPE、飞龙、赛龙、NBR。在相同工况下,NBR衬层材料比其他3种衬层材料相对容易形成润滑水膜,而UHMWPE衬层材料可以保证系统承受较大的承载力。研究结果对水润滑轴承材料选型和加工装配有一定的参考意义。

    • 混合润滑下粗糙表面的接触刚度研究*

      2022, 47(9):32-36. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2022.09.005

      摘要 (49) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对润滑状态下结合面的接触刚度问题,建立一种混合润滑状态下粗糙表面接触刚度等效薄层模型,将接触界面的总刚度等效为固体接触刚度和润滑剂接触刚度之和,研究不同实际接触面积下的表面形貌和润滑剂类型对法向接触刚度的影响,并讨论固体刚度和润滑剂刚度占总法向刚度的比例。结果表明:粗糙界面的法向接触刚度随法向载荷的增加而增加,且混合润滑状态下的接触刚度大于干接触条件下的接触刚度;在初始接触时,法向接触刚度敏感地依赖于润滑性能;随着实际接触面积的增大,表面形貌对接触刚度的影响变得更加明显。

    • 制动工况下风电偏航摩擦片热力耦合特性*

      2022, 47(9):37-43. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2022.09.006

      摘要 (19) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探讨兆瓦级风力发电机偏航制动器在低速、重载工况下出现摩擦片失效的原因,利用直接热力耦合法模拟偏航摩擦片在制动工况下的等效应力和温度变化特性,采用正交试验法,通过直观分析与方差分析研究偏航压力、偏航速度、摩擦因数对摩擦片的最大等效应力和最高温度的影响。结果表明:摩擦片的等效应力和温度随着偏航压力的增大而增大,摩擦片入口处存在应力和高温集中;偏航压力对摩擦片的最大等效应力和最高温度的影响最大,摩擦因数的影响次之,偏航速度的影响最小;偏航压力、偏航速度、摩擦因数对最大等效应力的影响权重比分别为1、0.06、0.48,对最高温度的影响权重比分别为1、0.91、0.97。通过合理选择偏航运行工况,可以缓解摩擦片的等效应力和温度分布的交变集中区,从而延长摩擦片使用寿命,进而为偏航制动器的设计提供理论指导和数据参考。

    • 方柱织构参数对吻合器钛钉表面疏水性能的影响*

      2022, 47(9):44-49. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2022.09.007

      摘要 (21) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:对于吻合器钛钉等体内植入物,感染的第一步是细菌在材料表面的黏附,提高表面疏水性是减少细菌黏附的有效方法。基于仿生学和有限元仿真技术,通过在吻合器钛钉表面加工方柱织构,建立织构表面的液滴铺展模型,利用商用CFD软件ANSYS Fluent研究织构宽度、间距和高度对接触角的影响规律,分析织构参数对钛钉表面疏水性能的影响。仿真结果表明,在给定的织构参数范围内,钛钉表面方柱织构有效提升了表面疏水性,织构宽度和间距对接触角影响显著,且接触角随宽度和间距的增加都呈先增大后减小的趋势,最佳疏水结构为宽度略小于间距,而高度对接触角的影响几乎可以忽略,随着高度增加疏水性略微增大。

    • 小孔节流空气静压轴承位移阻抗性能*

      2022, 47(9):50-55. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2022.09.008

      摘要 (23) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提升空气静压轴承对动载荷的抵抗能力,针对气膜-被支承件系统的位移阻抗性能进行研究,讨论轴承参数对位移阻抗的影响。首先采用数值仿真并结合动网格技术讨论轴承气膜的刚度、阻尼特性;然后对于气膜-被支承件系统的位移阻抗性能进行研究,基于径向基神经网络模型构建近似模型,讨论激励频率、孔径、气膜厚度、供气压力对位移阻抗的影响特性;最后基于优化设计,在不同给定激励频率下获取使轴承位移阻抗最大的参数组合,并就优化结果进一步对力学性能进行了讨论。研究表明:位移阻抗随频率增加而增加,其余参数对其具有非单调影响;在小气膜厚度下,位移阻抗更大,然而单纯增减供气压不能提升位移阻抗,即不能通过单纯调整供气压提升气膜抵抗动载荷的能力;由于位移阻抗直接反映气膜对动载荷的抵抗能力,因此基于优化设计提升位移阻抗,可以有效增强气膜对动载荷的抵抗能力,进一步提升轴承的动力学性能。相关优化建模流程可为以动力学性能提升为目的的轴承设计提供参考。

    • 基于FLUENT的径向滑动轴承紊流润滑特性研究*

      2022, 47(9):56-62. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2022.09.009

      摘要 (25) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究计入黏温效应的径向滑动轴承紊流润滑特性,以某汽轮发电机径向滑动轴承为研究对象,基于FLUENT两相流模型建立计入黏温效应的高速、大功率、重载滑动轴承紊流润滑状态下的仿真分析模型;采用Creo软件建立三维油膜模型并导入ICEM软件划分结构化网格,通过编写的黏温方程UDF程序来定义润滑油黏度属性;基于建立的FULENT模型研究定黏度与变黏度条件下偏心率和雷诺数对轴承紊流润滑特性的影响,并将仿真结果与广泛应用的Ng-Pan紊流润滑理论结果进行对比,验证仿真结果的正确性。研究结果表明:考虑黏温效应后,轴承最大油膜压力、最大油膜温度显著降低,承载力、摩擦力有所减小,而摩擦因数、端泄流量有所增加。

    • 任意偏斜下水润滑橡胶艉轴承混合润滑性能*

      2022, 47(9):63-71. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2022.09.010

      摘要 (16) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究大偏心率(ε≥1)下水润滑橡胶艉轴承沿端面偏斜的混合润滑性能,综合考虑表面粗糙度、弹性变形、接触压力、偏斜角对水润滑橡胶轴承混合润滑特性的影响,提出大偏心率(ε≥1)下滑动轴承沿端面任意偏斜的膜厚计算方法,并应用于艉轴承缩比模型混合润滑分析。通过数值模拟研究重载条件下水润滑橡胶艉轴承水膜压力、接触压力随偏斜角的变化规律,分析偏斜角、偏斜方向角等对水润滑橡胶轴承混合润滑性能参数的影响。研究表明:在混合润滑条件下,轴颈沿端面偏斜对流体载荷影响相对较小,但会显著增强润滑界面的接触效应从而恶化其润滑性能;横向偏斜一定程度上会提高直槽式水润滑橡胶轴承的承载能力,偏斜角增加到一定程度时会引起最大水膜压力沿偏斜端反向移动;偏斜角对水润滑轴承润滑特性的影响在混合润滑阶段内较为显著,在弹流润滑阶段其影响将会削弱。

    • 仿生硅藻结构圆周位置和间距对轴承润滑性能的影响*

      2022, 47(9):72-78. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2022.09.011

      摘要 (15) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于硅藻结构,在水润滑轴承表面设计矩形-半球型复合型织构,采用流固耦合的方法研究不同织构位置角度和织构间距下的复合型织构轴承的润滑性能,并与光滑轴承和单层织构轴承润滑性能进行对比。结果表明:复合型织构轴承的摩擦力和摩擦因数始终小于单层织构轴承和光滑轴承,且在织构位置角度超过22.5°~45°范围内的某一角度后,复合型织构轴承的最大水膜压力大于单层织构轴承;在不同间距条件下,随着织构位置角度的增大,复合型织构轴承最大水膜压力呈先增加后减小的趋势,摩擦因数呈现先减小后增加的趋势;在织构间距为5°且织构位置角度为45°时,复合型织构轴承的摩擦学特性最优。

    • 基于正交试验的静压径向气体轴承数值分析*

      2022, 47(9):79-85. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2022.09.012

      摘要 (16) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:以气动涡轮支承结构静压径向气体轴承为研究对象,建立静压径向气体轴承的微分模型,利用工程数值方法计算轴承承载力、刚度和气体质量流量,运用正交试验法研究节流器参数对轴承性能的影响,以及不同优化方向下轴承的综合性能。结果表明:不同的优化方向节流器参数的敏感性不同,以气体质量流量为优化方向明显不符合设计需要,以承载力为优化方向得到的轴承综合性能最好;平均气膜厚度、节流孔直径和数量是影响轴承承载特性的主要因素,节流孔直径越小承载性能越好。

    • PTFE粉末颗粒流润滑方式下的润滑性能*

      2022, 47(9):86-91. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2022.09.013

      摘要 (34) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究颗粒流润滑方式下聚四氟乙烯(PTFE)粉末的润滑减磨性能,在不同载荷及干摩擦和PTFE粉末润滑条件下进行氮化硅摩擦副摩擦磨损实验,分析不同载荷下PTFE粉末润滑对试样摩擦学特性的影响,通过扫描电子显微镜(SEM)和能量色散X射线能谱仪(EDS)分析试样在不同润滑条件下的磨损及润滑机制。结果表明:PTFE粉末润滑条件下的摩擦因数要明显低于干摩擦条件下的摩擦因数,且在实验时间内PTFE粉末保持润滑持续稳定;在滑动摩擦过程中,PTFE粉末由于压力作用,形成一层转移膜粘附在试样表面,使摩擦因数处于一个持续较低的状态,对试样起到良好的润滑和保护作用;随着载荷增加,转移膜的覆盖面积和连续性先变好后变差,导致在PTFE粉末润滑条件下的摩擦因数也先降低后升高。因此,颗粒流润滑方式下PTFE粉末具有良好的润滑和减磨效果,具有十分广泛的应用前景。

    • 浮环轴承内油膜变偏心率与恒偏心率润滑特性对比分析*

      2022, 47(9):92-98. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2022.09.014

      摘要 (25) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前对浮环轴承油膜特性的研究,主要基于偏心率对油膜压力及最小油膜厚度的影响,未能反映真实的油膜边界运动。利用计算流体力学的方法,实现浮环与轴颈之间的内油膜边界运动;建立轴颈-浮环之间内油膜润滑部位的流体域模型,研究多相流变偏心率下浮环轴承的油膜特性。结果表明:考虑变偏心率下的仿真计算结果更能反映真实的油膜润滑特性;最大油膜压力在恒定偏心率与变偏心率下均随着转速的升高而增大,最小油膜厚度在恒定偏心率下随着转速的增加保持不变,在变偏心率下随着转速的增加而减小;最大油膜压力与最小油膜厚度在变偏心率影响下变化更明显,为浮环轴承的优化设计提供了理论依据。

    • 新型流线槽流体动压型机械密封性能*

      2022, 47(9):99-104. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2022.09.015

      摘要 (32) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:以核主泵用新型流线槽流体动压机械密封为研究对象,建立密封间隙内液体膜的压力控制方程,应用有限差分法求解,分析特定工况下流线槽的结构参数对密封性能的影响。结果表明:泄漏量和刚度对密封间隙的变化最为敏感,间隙增大时,泄漏量迅速增加同时刚度急剧下降;刚度随槽深、槽长比、堰宽比增大而先增后减,并在一定区域获得峰值。流线槽槽数为12、槽深为2 μm、密封端面间隙为1 μm、槽长比为0.6、堰宽比为0.6时,液体膜具有较大的开启力、刚度和刚漏比,密封端面产生的流体动压效应显著,密封工作性能达到较佳状态。

    • 综采工作面刮板输送机槽帮腐蚀和磨损机制*

      2022, 47(9):105-110. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2022.09.016

      摘要 (19) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:煤炭开采过程中,由于井下环境苛刻,刮板输送机的槽帮受到腐蚀和磨损作用,导致其使用寿命和可靠性降低。为揭示槽帮腐蚀和磨损机制从而为槽帮的防护和新型耐磨材料的开发提供理论支撑,对刮板输送机的主要材料30SiMn钢进行磨料磨损试验,并观察磨损形貌以揭示其磨损机制;通过电化学试验、腐蚀浸泡试验,结合计算机模拟揭示其腐蚀机制。结果表明:室温下30SiMn钢平均硬度为220.94HB,在磨料的切向切削作用下,30SiMn钢表面出现了犁沟区与微切削区,且划痕深度大、截面宽,磨料切削作用是磨损失效的主要原因;30SiMn钢的自腐蚀电流为1.2074×10-6 A/cm2,年化腐蚀速度为0113 8 mm/年;30SiMn钢在矿井水环境中主要以晶界腐蚀为主,晶界处率先发生腐蚀,随时间推移,材料表面有团絮状物质产生且腐蚀现象加剧,最终材料由晶界处产生裂缝并伴随着剥落现象的发生;在结构稳定时,Fe对Cl-、Ca2+、Na+、H2O、SO2-4吸附距离分别为0.2364、0.242 0、0.310 5、0.247 0、0.197 6 nm;Fe对Cl-、Ca2+、Na+、H2O、SO2-4吸附能分别为-1.33、-10.06、-19.3、-5.46、-0.43 eV,说明在稳定状态下Fe对5种离子(分子)均存在吸附关系,吸附离子对能量较大的晶界产生腐蚀作用,证实了浸泡实验结果。

    • 高速脂润滑滚动轴承密封结构优化与漏脂试验*

      2022, 47(9):111-117. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2022.09.017

      摘要 (15) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对高速脂润滑滚动轴承密封过早失效的问题,建立油封的热-应力耦合有限元模型,研究油封主要参数和轴承工况参数对油封唇口的最高温度和最大接触应力的影响规律,对油封结构参数进行优化,利用强化温升漏脂试验台进行试验验证。结果表明:高速脂润滑滚动轴承油封密封性能的研究应该考虑温度的影响;唇口的最高温度随轴向过盈量、橡胶材料硬度、密封面摩擦因数、轴承转速和轴承腔内温度的增大而增大;最大接触应力随轴向过盈量和橡胶材料硬度的增大而增大,随密封面摩擦因数、轴承转速和轴承腔内温度的增大变化不大;密封结构优化后,平均漏脂率下降了56.7%,平均温升下降了54.3%。

    • 参数化机械密封中静环摩擦副相容性设计方法*

      2022, 47(9):118-124. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2022.09.018

      摘要 (26) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:高温、高压、高速等极端工况对机械密封的设计提出了更高的要求,在对高参数机械密封结构、使用工况及受损件分析的基础之上提出静环摩擦副的相容性设计方法。该方法的核心是在设计过程中考虑机械密封静环摩擦副石墨和不锈钢的相容性问题,相容性的判断依据是石墨环所受热应力是否超过其机械强度许用值。建立静环摩擦副的有限元仿真模型,通过实例对静环摩擦副的相容性问题进行了说明。研究结果表明:通过相容性设计可以调整机械密封静环摩擦副石墨环所受的热应力,减少高参数工况下机械密封失效问题的发生。

    • 石墨干膜润滑剂在碳钢表面摩擦磨损性能试验研究*

      2022, 47(9):125-131. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2022.09.019

      摘要 (29) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统油或脂润滑剂在极端工况环境下无法满足碳钢类零件的减摩要求,采用干膜润滑剂是提高极端工况环境下碳钢表面摩擦磨损性能的可行性方法。采用超声波分散方法制备以石墨粉末为基体的干膜润滑剂,使用压力喷涂技术使其沉积在碳钢试件表面,在端面摩擦试验仪中开展干摩擦和石墨干膜润滑剂润滑下摩擦磨损性能对比性试验研究。试验结果表明:石墨干膜润滑剂在碳钢表面的沉积效果较好,沉积的石墨干膜润滑剂具有较好的润滑性能,可以有效地保护碳钢表面不被过度磨损;喷涂石墨干膜润滑剂的碳钢试件的工作寿命随着压力载荷和主轴转速的增大而缩短,负载和滑动速度的联合作用会加速涂层向稳定方向的过渡;磨损过程中形成的微观润滑剂颗粒会形成颗粒流润滑,适当添加石墨颗粒粉末可能会延长润滑剂正常发挥减摩作用的时间。制备的石墨干膜润滑剂为碳钢在极端工况环境下的减摩提供了支持。

    • Y形活塞杆密封动静态性能分析及结构优化

      2022, 47(9):132-138. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2022.09.020

      摘要 (18) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高液压缸活塞杆用Y形密封的可靠性,研究其在动、静密封状态下的密封特性。通过有限元分析,研究Y形密封在不同工况下的受力、变形及主密封面接触压力分布规律。根据液压往复密封原理,研究不同介质压力下活塞杆密封在往复行程中的泄漏量的变化趋势。结果表明:Y形密封在安装工况下抵抗压力冲击的能力较弱;随着介质压力增大,Y形密封在静密封状态下的密封性能指数、动密封状态下的净泵回量均有所下降,防止泄漏的能力降低;高压工况下,Y形密封抗挤出能力降低,根部被挤入密封间隙,将出现咬伤现象导致密封系统失效。针对Y形密封工作过程中出现的咬伤问题,使用根部倒角的方法进行结构优化;利用中心设计方法建立以单个往复行程中的泄漏量为目标函数的响应面模型,对Y形密封进行结构优化。优化后的Y形密封在动、静密封状态下的密封性能得到提高,磨损速度、被咬伤的风险降低,提高了Y形密封的可靠性。

    • 甘油润滑下CrCN涂层的超低摩擦特性

      2022, 47(9):139-145. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2022.09.021

      摘要 (17) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为开发与CrCN涂层具有良好配伍润滑性能的绿色润滑剂,使用磁控溅射技术在304不锈钢表面沉积CrCN涂层,利用场发射扫描电子显微镜、原子力显微镜、纳米压痕仪、维氏硬度计、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪分别对其表面形貌、涂层厚度、力学性能、物相组成以及元素化学价态进行分析,并借助多功能摩擦磨损试验机评价在甘油润滑下CrCN涂层的摩擦学性能,并与PAO6润滑下结果进行比较。利用磁控溅射技术在不锈钢表面构筑的CrCN涂层表面光滑致密,粗糙度仅为1.01 nm,硬度可达14.39 GPa。对比钢-钢和钢-CrCN体系的摩擦学性能发现,钢-CrCN体系在甘油润滑下展现出优异的润滑性能;当负载为0.5 N时,钢-CrCN体系在甘油润滑下的摩擦因数可低至0.01,大大低于PAO6润滑下的摩擦因数。对磨痕的XPS分析表明,在摩擦过程中,甘油发生摩擦化学反应,在CrCN涂层的接触表面生成一层FeOOH层,甘油分子及其降解产物可能进一步吸附在FeOOH层,形成流体润滑层,有效降低了摩擦和磨损。

    • 一种可控滑动轴承-转子系统性能计算方法*

      2022, 47(9):146-151. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2022.09.022

      摘要 (12) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对可控滑动轴承油膜性能计算困难问题,提出一种考虑基础参振的滑动轴承性能计算的动网格模型,阐述网格更新原理,给出可控滑动轴承所支撑转子系统轴心轨迹的计算方法。在滑动轴承-转子-基础系统的性能计算时,该方法保证油膜径向网格线和轴颈表面垂直,能减小轴承油膜性能计算的累计误差。通过不平衡载荷条件下的转子轴心静平衡位置计算结果与油膜力数据库方法、经典数据进行对比,验证了该模型的正确性,并利用该方法分析受正弦位移激励的滑动轴承-刚性转子系统的工频振动情况。结果表明:选择合适相位和幅值的正弦位移激励来控制轴承座,可减小转子系统的不平衡振动。这为基于超磁致伸缩材料的轴承、基于压电陶瓷材料的轴承、柔性铰链可倾瓦轴承等可控轴承-转子系统的性能计算提供了一种新方法。

    • 基于多磨损特征参数的湿式离合器损伤阈值模型研究*

      2022, 47(9):152-159. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2022.09.023

      摘要 (14) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:湿式离合器损伤失效是制约传动系统可靠性提升的主要因素。为获取湿式离合器损伤特征的临界损伤阈值,开展湿式离合器摩擦磨损台架试验。以表面粗糙度变化率、Fe和Cu元素浓度变化率、临界磨损率为研究对象,建立基于PSO-BP神经网络算法的湿式离合器损伤阈值模型。结果表明:阈值模型的预测结果与实测值的相对误差绝对平均值为5.74%,阈值模型的预测结果贴近实测值;Cu元素浓度变化率比Fe元素浓度变化率大一个数量级,摩擦元件的磨损主要是摩擦片表面镀铜层的磨损;多磨损特征参数随油压与转速增大而呈非线性增大,且多磨损特征参数对油压的变化更加敏感。

    • 润滑油水侵对动压可倾瓦推力轴承润滑性能的影响*

      2022, 47(9):160-165. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2022.09.024

      摘要 (17) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对核主泵、船用轴系等特定工况下推力轴承润滑油的进水问题,以46润滑油和68润滑油为例研究润滑油水侵对推力轴承润滑性能的影响。通过黏度测试获得润滑油中水分质量分数为0、0.5%、1.0%时的运动黏度,采用黏温曲线对润滑油含水前后的动力黏度进行表征。将润滑油的黏温关系代入推力轴承的润滑计算当中,获得不同含水量下轴承的最小油膜厚度、温升、流量及功耗等静态特性参数,并分析含水量对推力轴承起飞转速的影响。研究结果表明:润滑油含水后对最小油膜厚度和功耗影响较大,对温升和流量影响较小;随着润滑油含水量的增加最小油膜厚度和功耗均降低,而温升增大,流量减小;使用2种润滑油在不含水和水分质量分数为0.5%时的起飞转速都在50 r/min以下,水分质量分数为1.0%时起飞转速都在50 r/min以上,表明随着含水量的增加起飞转速增大。

    • 弹性箔片轴承的研究进展*

      2022, 47(9):166-178. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2022.09.025

      摘要 (63) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,弹性箔片轴承在高速透平机械的应用中展现出巨大的潜力。为获取轴承高承载力、减少轴承启停过程的摩擦与磨损、提高轴承的高速稳定性,研究人员开展了大量的理论、实验与应用研究。从弹性箔片轴承的结构特性、涂层特性和建模方法3个方面对气体弹性箔片轴承的研究进展进行综述。首先从轴承结构优化的角度,介绍箔片轴承结构改进的发展历程,以及具有新颖结构设计的多叶搭接式弹性动压箔片轴承及其优点;然后从减少轴承启、停阶段摩擦力,提高弹性箔片轴承使用寿命的角度出发,比较分析了应用广泛的多种涂层,总结国内外新型润滑剂的适用条件及减摩效果;最后从轴承建模角度,介绍经典的简单弹性模型、考虑箔间摩擦力与分离等影响因素的系列复杂模型,为后续模型构建与性能分析提供依据。展望弹性箔片轴承在高精尖等领域的前景,并对弹性箔片轴承的研究方向提出了建议。

    • 高润滑性钛合金切削液的制备及加工验证*

      2022, 47(9):179-184. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2022.09.026

      摘要 (12) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究基础油对切削液在钛合金表面润滑性能的影响,分别以菜籽油、氧化菜籽油、矿物油为基础油制备钛合金切削液,并通过摩擦因数及攻丝扭矩值等参数表征其对切削TC4钛合金的润滑性能。结果表明,以氧化菜籽油为基础油制备的切削液润滑性最佳,其次为菜籽油,矿物油最差;且氧化菜籽油的环氧值越高,其润滑性能越好。对以氧化菜籽油(环氧值5.03)为基础油制备的切削液进行钛合金实况切削试验。结果表明,相比于进口高端商用液,该切削液能有效降低切削力,减少刀具磨损,提升加工质量。

    • 基于匀压和阻尼的空气静压轴承静态特性研究*

      2022, 47(9):185-190. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2022.09.027

      摘要 (12) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对常规空气静压轴承设计时存在的承载能力、刚度与气动锤之间的矛盾,提出一种基于虚拟均压和被动阻尼设计方法。采用该方法设计一种含环布均压槽和阵列阻尼孔的矩形平面空气静压止推轴承,并研究其静态特性。研究结果表明:与常规空气静压轴承结构相比,设计的空气静压止推轴承在供气压力0.5 MPa下的最高承载力提高了43.4%,最高刚度提高了51.3%;减小阻尼孔数量、减小节流孔径、提高供气压力和增设均压槽可获得最佳刚度特性;增加阻尼孔数量、减小节流孔径、提高供气压力和增设均压槽可获得最佳静态特性和动态稳定特性的综合性能。

    • 多孔端面液膜机械密封性能计算软件开发

      2022, 47(9):191-196. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2022.09.028

      摘要 (20) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:以多孔端面液膜机械密封为研究对象,建立理论计算模型,通过有限差分法求解雷诺方程得到密封性能参数,其中包括开启力、液膜刚度、泄漏量、摩擦扭矩。在MATLAB环境下开发一个密封性能计算软件,给出主要设计思路,实现了密封性能参数计算。通过一个算例介绍所设计的软件的应用,并分析几何结构参数与操作参数对密封性能的影响。结果表明,该软件具有良好的可视化效果、操作简单,方便工程技术人员的使用。

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