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  • 2023年第48卷第2期文章目次
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    • 环境友好脂肪酸型离子液体的流变学与摩擦学性能*

      2023, 48(2):1-6. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.02.001

      摘要 (68) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究不同结构脂肪酸离子液体的流变学及其对润滑油性能的影响,以蓖麻油酸、油酸、二聚酸及胆碱为原料,制备3种环境友好型润滑材料([cho] [ricinoleat],[cho] [oleat],[cho] [dimer]),采用流变仪和SRV摩擦试验机研究其流变学和摩擦学性能,采用扫描电子显微镜(SEM)和X-射线能谱仪(EDS)对磨损表面进行分析,初步探讨其润滑机制。结果表明:制备的[cho] [ricinoleate]和[cho] [dimer]是离子液体,室温下以液体状态存在,而 [cho] [oleic acid]室温下是以半固体的形态存在,类似润滑脂;随着温度和剪切速率的变化,[cho] [ricinoleate]和[cho] [dimer]黏度始终大于150BS基础油,其中[cho] [dimer]黏度最大,并具有最优的减摩和抗磨性能,其主要原因可以推测为离子液体在金属表面形成双电层结构的吸附膜,以及离子液体较高的黏度增加了油膜厚度以及承载能力。

    • 非平衡磁控溅射制备Cr掺杂DLC复合薄膜的高温摩擦学性能*

      2023, 48(2):7-15. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.02.002

      摘要 (66) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:元素掺杂是提升DLC薄膜摩擦学性能和耐温性能的重要途径。采用直流磁控溅射技术在304不锈钢基体表面沉积了含氢DLC薄膜,同时利用射频磁控溅射技术完成Cr元素的掺杂,研究Cr元素掺杂对DLC薄膜的力学性能及摩擦学性能的影响。采用纳米压痕仪测试薄膜硬度并利用划痕试验测试膜基结合力,采用拉曼光谱分析薄膜sp2和sp3键含量的变化和转移膜的生成。采用UMT多功能摩擦磨损试验机评价薄膜在常温和高温环境下的摩擦磨损性能,并利用扫描电镜观察磨损表面,分析其磨损机制。结果表明,Cr元素掺杂会显著提高薄膜的膜基结合力,但会使薄膜硬度有一定的下降。常温摩擦学性能测试显示,DLC薄膜的摩擦因数随着Cr含量的增加呈现出先下降后上升的趋势,在Cr质量分数为334%时达到最低;但薄膜的磨损率随Cr含量的增加略有升高。高温摩擦学性能测试表明,Cr元素掺杂显著改善了DLC薄膜的高温摩擦学性能,未掺杂的DLC在150 ℃以上摩擦时会失效,Cr元素掺杂使薄膜在250 ℃下也能保持较低的摩擦因数和较长的抗磨寿命。Cr元素的加入能够提高DLC薄膜的膜基结合力,降低摩擦因数,并提高薄膜的高温摩擦学性能,这主要是因为Cr元素掺杂促使薄膜结构发生转变,同时Cr的氧化物也起到了一定的保护作用。

    • 大环径比O形复合金属密封件制备工艺及静力学性能研究*

      2023, 48(2):16-22. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.02.003

      摘要 (37) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对工业领域中对于大口径耐高温的金属密封件的迫切需求,开发一种将勾连交叉缠绕而成的螺旋网状金属橡胶嵌入有一定开口槽的不锈钢细环中的大环径比O形复合金属密封件,探究大环径比O形复合金属密封件的制备工艺,包含金属橡胶弹性内芯以及不锈钢包覆层两部分的制备工艺。研究4种不同孔隙度的金属橡胶密封件在准静态常温下的力学性能,分析载荷、孔隙度对金属橡胶密封件力学性能的影响。研究结果表明,复合金属橡胶密封件在高承载下具有良好的密封特性,当载荷增大后,密封件的力学性能更加趋于稳定;且随着孔隙度的减小,承载能力越来越大。基于静力学性能试验,建立含有不锈钢包覆的金属橡胶密封件的多项式拟合函数,发现六阶多项式能够较好地对试验数据进行拟合,由此可计算分析金属橡胶密封件的静刚度与位移之间的变化规律,从而可以在工程上得到更好的应用。

    • 烷基咪唑-螯合硼酸离子液体摩擦学性能*

      2023, 48(2):23-31. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.02.004

      摘要 (31) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:以1,3-二癸基咪唑为阳离子,双水杨酸螯合硼酸为阴离子开发一类新型的环境友好螯合硼酸酯-烷基咪唑离子液体n-DICB/i-DICB,采用四球试验机考察2种添加剂在三羟甲基丙烷三油酸酯(PETO)基础中的摩擦学性能,采用SEM、EDX和XANES分析磨损表面的形态和摩擦中形成的摩擦膜的化学成分。结果表明:n-DICB/i-DICB具有优异的综合摩擦学性能,可显著提高可生物降解基础油的减摩、抗磨和极压性能;i-DICB的减摩性能和极压性能优于n-DICB,质量分数2.5%的i-DICB可使PETO的摩擦因数和磨斑直径分别降低33.0%和22.1%,最大无卡咬负荷提高66.6%。摩擦过程中,n-DICB/i-DICB形成了由B2O3、Na2B4O7、NaBO3和BN等混合物组成的致密摩擦膜,这是离子液体具有优异的摩擦性能根本原因。

    • 高温下位移幅值对TC4合金磨损性能的影响*

      2023, 48(2):32-38. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.02.005

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

      摘要:钛合金的微动磨损会加速裂纹的形成与扩展,导致其构件提前失效。利用摩擦磨损试验机考察TC4合金在300和500 ℃温度下的微动磨损行为,利用扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜对磨痕轮廓及磨痕表面进行分析,探讨在300和500℃温度下TC4合金在不同位移幅值作用下的微动磨损机制。实验结果表明:高温条件下,试样平均摩擦因数和磨损率随位移幅值的增加呈现先增大后减小的趋势;两种高温环境中,小位移幅值时,微动运行区域为部分滑移区,主要损伤机制为黏着磨损和氧化磨损;位移幅值为100 μm时,微动运行区域为混合滑移区,主要磨损机制为氧化磨损、剥层磨损及塑性变形;大位移幅值时,微动运行区域为完全滑移区,主要磨损机制为磨粒磨损和疲劳磨损。对比300和500 ℃条件下磨损结果,表明温度越高TC4合金耐磨性能越好,这主要是由于摩擦生成的氧化物TiO2和Fe2O3对磨损表面具有保护作用。

    • 温度对缸套-活塞环摩擦性能的影响*

      2023, 48(2):39-43. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.02.006

      摘要 (76) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:LNG燃料柴油机与传统燃料柴油机相比缸内燃烧温度更高。为探究不同温度下缸套-活塞环摩擦性能与温度的映射关系,设计室温和60、90、120 ℃ 4种不同温度,在相同载荷和转速下在往复式摩擦磨损试验机上对缸套-活塞环进行不同温度下的摩擦性能试验,通过测试摩擦过程中摩擦力的变化以及分析试验后缸套磨损表面形貌,探讨温度对缸套-活塞环摩擦性能的影响规律。试验缸套试样材质为耐磨合金铸铁,活塞环切片与缸套切片大小对应,材质为球墨铸铁。试验结果表明:随着温度的升高摩擦力呈现先减小后增大的趋势,与室温相比,60 ℃温度下摩擦力降幅为13.45%,且表现出较好的稳定性,但在120 ℃下摩擦力增幅为10.66%;试验工况下,60 ℃时缸套表面形貌参数均处于较优水平。研究表明,适当的温度环境对于摩擦配副之间的润滑性能有一定的促进作用,但温度过高会导致摩擦副的摩擦性能不稳定,破坏摩擦副间氧化膜,这不仅可能破坏润滑油膜的形成,也会影响摩擦副的磨损表面形貌。因此存在合适的温度使得缸套-活塞环的摩擦性能达到最优状态。

    • 钻井液固液分离旋流器壁面磨损特性*

      2023, 48(2):44-51. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.02.007

      摘要 (30) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对石油钻井过程中,由于钻井液中泥沙等固体颗粒产生的冲蚀磨损导致的旋流器失效问题,采用CFD-DPM模型开展以非牛顿流体为钻井液时旋流器冲蚀磨损研究,探讨不同流速、稠度系数、流动性指数、含砂体积比和入口倾角对旋流器内壁冲蚀磨损的影响。结果表明:旋流器内壁磨损呈螺旋状,锥段处磨损率随着半径的减小而增大,底流口处是受损最为严重的部位;在流速5~15 m/s、含砂体积比1%~9%时旋流器的最大冲蚀率随着流速增大呈指数型增长,冲蚀面积明显扩张;低流速下含砂体积比对最大冲蚀率影响较弱,而高流速下最大冲蚀率与含砂体积比呈正相关;入口倾角的增大同时增大了向下的轴向速度,使得颗粒能更快地到达底流口减小了与壁面的接触,其冲蚀率呈线性减小;最大冲蚀率随稠度系数的增大整体呈现平缓下降的趋势,随着流动性指数的增大而急速下降,流动性指数对冲蚀破坏的影响相比稠度系数更剧烈一些。

    • 弹性材料表面织构对摩擦副润滑性能的影响*

      2023, 48(2):52-61. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.02.008

      摘要 (69) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究弹性材料表面微织构对摩擦副空化现象和润滑特性的影响,建立考虑空化效应的二维弹性织构计算模型,采用流固耦合方法计算润滑流场与材料变形之间的相互作用。对比刚性材料表面微织构,从弹性模量、滑动速度、微织构深度以及织构间距等方面分析弹性材料表面织构对摩擦副润滑性能的影响,通过实验验证模拟结果的准确性。结果表明:弹性织构摩擦副比刚性织构摩擦副摩擦因数更小,润滑性能更好;存在最优织构深度,使得弹性织构摩擦副的摩擦力最小且承载力最大;适当增大滑动速度以及织构间距可以提高弹性摩擦副的润滑性能;随着弹性模量的降低,弹性变形和油膜厚度增加,空化现象更为显著,摩擦副的润滑性能得到提升。

    • 加载条件下零卷吸凹陷油膜分布的试验研究*

      2023, 48(2):62-69. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.02.009

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

      摘要:为探究加载过程中零卷吸工况下油膜的变化情况,使用球-盘光干涉试验机进行PAO100润滑油润滑下的摩擦实验。实验过程中通过伺服电机驱动钢球和蓝宝石盘以等值反向速度稳定转动,同时匀速加载;采用工业相机拍摄球-盘之间的油膜图像,实验后使用双光干涉法测量接触区中截面油膜厚度。实验发现:在加载情况下,当表面速度较低时且载荷较小条件下,油膜规律性不强,只有当载荷增加到一定程度,“温度-黏度楔”效应才会起作用,形成中央凹陷油膜;中央凹陷出现的时间随着表面速度的增加而提前;在速度较高条件下,中央小凹陷会迅速演化为大凹陷;与稳态结果的对比显示,时变效应会延迟“温度-黏度楔”效应的作用。

    • 弹流润滑条件下织构表面亚表层特性研究*

      2023, 48(2):70-74. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.02.010

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

      摘要:为研究在弹流润滑状态下表面形貌对亚表层特性的影响,利用激光加工方法获得2种微凹坑型织构表面形貌,通过将实测的表面形貌坐标输入弹流润滑数值计算程序得到油膜压力和膜厚分布;以对应工况的油膜压力作为表面法向压应力,利用Rabinowicz 经验公式算出剪切应力;将表面法向压应力和切向剪应力叠加后对弹流润滑界面亚表层特性进行仿真研究。结果表明:表面织构使亚表层应力分布发生显著改变;微凹坑直径、卷吸速度对亚表层应力的大小与分布有不同的影响;亚表层变形在摩擦过程中呈现随深度增加先缓慢减小后快速下降的规律,研究结果将为通过表面形貌设计改善轴承等零件受力状况提供理论支持。

    • 铜基粉末冶金刹车闸片磨损形貌演变研究*

      2023, 48(2):75-82. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.02.011

      摘要 (40) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用多功能销-盘摩擦磨损试验机,开展铜基粉末冶金/Q235-B摩擦副的摩擦磨损试验,在载流和无载流的工况下,研究接触压力(0.4、0.7、1.0和1.3 MPa)对铜基粉末冶金材料闸片磨损表面形貌的影响。结果表明:在无载流工况下,随着接触压力的增大,摩擦因数和磨损率均缓慢上升,试样表面损伤加剧,粗糙度升高,主要的损伤机制为磨粒磨损和剥层;在载流工况下,0.4 MPa时的摩擦因数和磨损率最大,损伤最严重,粗糙度最高,当接触压力增大到0.7 MPa后,表面形貌损伤的变化趋势与无载流工况一致,磨损机制在磨粒磨损和剥层的基础上增加了电弧烧蚀;载流工况下材料表面的粗糙度普遍高于无载流工况下,表面损伤更为严重。

    • 微量供油条件下润滑油液滴的生长与脱附*

      2023, 48(2):83-88. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.02.012

      摘要 (31) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:润滑油液滴的生长与脱附性能对于微量供油过程和微量润滑效果有重要影响。采用试验和数值仿真相结合的方法,研究微量供油条件下、在重力环境中的润滑油液滴在毛细管出口端的生长与脱附行为,考察毛细管管径和表面润湿特性变化对润滑油液滴脱附性能的影响。结果表明,润滑油液滴的生长与脱附是毛细力、黏性力、表面张力和重力等共同作用的结果;减小毛细管管径或增大润滑油液滴在毛细管表面的接触角,均可有效减弱毛细效应,降低润滑油液的爬移高度和脱附粒径,改善液滴脱附性能;毛细管管径由1.2 mm减小至0.7 mm过程中,液滴脱附粒径减小了4.5%;接触角由5°逐渐增加至90°的过程中,液滴脱附粒径减小了9.3%;通过选用低表面能材料制作微量供油的毛细管可以显著增大接触角。

    • 刚性接触网中浸金属碳滑板在不同法向载荷下的载流摩擦磨损性能*

      2023, 48(2):89-94. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.02.013

      摘要 (31) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了更好地模拟浸金属碳滑板的实际应用工况,设置试验滑动距离为1 000 km,使用环-块式载流摩擦磨损试验机模拟地铁列车在刚性接触网系统中的运行条件,研究浸金属碳滑板在不同法向载荷作用下的载流摩擦磨损性能。试验结果表明:随着法向载荷的增大,摩擦因数不断增大,电弧能量下降,载流效率不断升高,滑板的温度以及磨损率都呈现出下降的趋势;随着滑动距离的增加,滑板的磨损率逐渐降低最后趋于稳定。SEM电镜观察结果表明:法向载荷较低时,浸金属碳滑板表面产生了较多烧蚀坑和裂纹,其磨损形式主要表现为电弧烧蚀以及片状剥落;随着法向载荷增大,滑板表面出现划痕和磨屑,磨粒磨损现象较为明显。研究表明:适当增大法向载荷可以有效抑制电弧的烧蚀作用,减少滑板表面的裂纹和烧蚀坑,从而降低滑板的磨损。

    • 高温环境下超声深滚静压力对金属陶瓷涂层微观组织结构的影响*

      2023, 48(2):95-102. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.02.014

      摘要 (22) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高金属陶瓷涂层与基体的结合性能,通过对Ni-WC金属陶瓷涂层实施电阻加热和超声深滚耦合处理,探究高温环境下不同超声深滚静压力对Ni-WC金属陶瓷涂层微观组织结构的影响。通过扫描电镜、X射线衍射仪和JADE软件对改性金属陶瓷涂层进行测试,通过分析改性金属陶瓷涂层的表面微观形貌、晶粒尺寸和表面残余应力,探讨改性金属陶瓷涂层结合强度,用ImageJ软件评价改性金属陶瓷涂层孔隙率。结果表明:高温下超声深滚提高了涂层表面光洁度,细化了晶粒,引入了残余压应力,提高了涂层综合性能;随静压力的增大,改性金属陶瓷涂层的表面微观形貌得到明显改善,表面残余压应力逐渐增大,涂层与基体之间形成了部分冶金结合,结合强度大大提高;静压力较大时出现了物相的转变,且随静压力的增大,其孔隙率也逐渐减小。

    • 悬臂式柔性支撑柱面气膜密封力学性能研究*

      2023, 48(2):103-109. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.02.015

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

      摘要:基于三维SolidWorks软件建立柱面气膜悬臂式柔性支撑结构模型,分析柔性支撑结构对柱面气膜密封结构稳定性的影响;采用单向流固耦合的仿真方法,研究悬臂支撑板厚度、支撑结构材料、悬臂支撑数量,以及气膜操作参数转速和压差,对悬臂式柔性支撑结构和浮环的最大变形、最大应力应变有影响。结果表明:随悬臂支撑板厚度增大,平均变形量和平均等效应力减小;随悬臂支撑板数量增加,最大变形量逐渐减小,最大等效应力先增大后减小;研究的铝合金、铍青铜、不锈钢及钛合金4种悬臂支撑板中,不锈钢材料悬臂支撑板的最大变形量最小,承受的最大等效应力最大;随着转速和压差的增加,悬臂支撑板最大变形量以及最大等效应力均逐渐增加。在研究范围内,柔性支撑结构可以减小浮环的变形量,浮环变形量小于最小气膜厚度,保证了密封结构稳定运行。

    • 水介质对超声空蚀纳米生成物形貌的影响*

      2023, 48(2):110-116. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.02.016

      摘要 (24) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究水介质下超声空蚀纳米结构的生成机制,研究不同水介质条件下超声空蚀纳米生成物的形貌特征。利用超声振动空蚀实验装置,在4种不同水介质中分别对45钢样品进行超声空蚀实验,通过激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜对实验后样品表面空蚀纳米生成物形貌进行分析。结果表明:45钢在不同水介质中空蚀生成的纳米微结构有很大差异;在去离子水和NaCl溶液中空蚀坑环状区域纳米结构呈现为不规则絮状结构,在自来水和Na2SO4溶液中生成的空蚀坑周围形成了纳米多层片状结构;在自来水中,随着超声时间的增加,纳米单层片状结构先是长度方向尺寸增大,后逐渐叠加成纳米多层片状结构,总厚度增大。45钢在自来水中超声空蚀生成的纳米多层片状结构的尺寸,与实验时间和介质中离子有关,源于空蚀-腐蚀耦合作用产生;自来水中的SO2-4等离子也为片状纳米层间的组装起到促进作用。

    • 润滑条件对黄豆/不锈钢摩擦副摩擦学行为的影响*

      2023, 48(2):117-122. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.02.017

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

      摘要:食品机械加工中的摩擦磨损直接影响着食品安全问题。选用黄豆与316L不锈钢进行配副,采用滑动摩擦磨损试验机,研究干摩擦和水润滑条件对其摩擦学性能的影响。利用光学显微镜、光学三维形貌仪和红外光谱仪对试样的表面形貌、粗糙度和磨损表面成分进行了分析。结果表明:干摩擦条件下,黄豆/316L不锈钢摩擦副的平均摩擦因数波动较小,约为0.24,水润滑条件下其平均摩擦因数达到干摩擦条件下的4.4倍左右,且在摩擦过程中存在反复波动;与干摩擦相比,水润滑条件下不锈钢试样表面的磨痕宽度提高约10%,而黄豆试样表面的磨痕宽度的增加幅度约高达160%;水润滑摩擦过程中不锈钢磨痕表面产生更多黄豆分解的有机物,其磨痕表面的犁沟数量和深度均显著减少,黄豆试样磨痕表面基本没有犁沟;干摩擦条件下黄豆/不锈钢的磨损机制以磨粒磨损为主,而水润滑条件下,黏着磨损显著增加。

    • 管道封堵气囊结构设计与密封性能研究*

      2023, 48(2):123-128. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.02.018

      摘要 (33) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现石油和天然气管道的快速封堵,设计一款可用于管道快速封堵和导流的机器人以及充气膨胀性的封堵装置。该封堵装置由气囊和导通管组成,气囊充气膨胀后挤压管道的内壁和导通管的外壁,从而构成一个密封区域,使液体不会从管道裂缝中泄漏,而是从中间导通管流过,实现封堵和导流功能。设计4种不同结构的气囊模型,研究其在不同压力下的最大von Mises应力和接触应力分布。结果表明,气囊外部与管壁接触边的倒角为直角,气囊内部为圆形中空结构时,气囊的接触应力最大,接触密封效果最好,同时应力也最小,承压能力最强。

    • 基于SSA算法优化SVM的发动机润滑油信息状态评估*

      2023, 48(2):129-134. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.02.019

      摘要 (22) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:润滑油信息能够有效反映装甲车辆发动机的健康状态,对车辆发动机状态评估十分重要。以某型装甲车辆发动机为研究对象,提出一种基于麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)优化支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的发动机状态评估算法。该算法首先对润滑油原始数据进行去噪及归一化处理,然后使用麻雀搜索算法优化支持向量机的核参数与惩罚参数,最后利用寻优后的参数建立评估模型。实验结果表明,采用麻雀搜索算法优化的支持向量机分类准确率高达96.67%,能够有效对发动机状态进行评估,为装甲车辆发动机的换油以及维修提供依据。

    • 基于电容法与光干涉法相结合的油膜测量方法*

      2023, 48(2):135-141. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.02.020

      摘要 (62) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过将电容法膜厚测量仪耦合在球-盘点接触光干涉试验台上,搭建油膜厚度测量装置。通过对目标球-盘接触副采取合理的导电措施以及台架绝缘设施来保证润滑油膜电信号的提取,该装置可实现相同工况下膜厚度值及其相应的电信号(如油膜分压值和电容值)。在纯滚动接触情况下,分别对油润滑和脂润滑下的油膜进行测量,得到光干涉膜厚、油膜分压值和电容值随随卷吸速度的变化规律,并分析接触副电容随膜厚的变化。结果显示,随卷吸速度的增加光干涉膜厚升高而油膜分压值和电容值减小,电容值随着膜厚的增加而逐渐降低。实验结果初步验证了该测量系统的可行性,可为后续实际接触副内润滑状态的评估提供方案。

    • 斯特林机活塞杆帽式密封结构改进研究*

      2023, 48(2):142-147. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.02.021

      摘要 (22) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决斯特林机活塞杆处介质泄漏的问题,对其帽式密封结构进行改进,并利用有限元分析软件ANSYS建立其二维轴对称模型;基于实际运行工况,分析比较改进密封结构的性能指标,并通过改变边界条件,探究介质压力、摩擦因数及活塞杆运行速度对改进密封结构性能影响规律。结果表明:改进的密封结构消除了原有结构O形圈的应力集中问题,提高了最大接触应力,且在增加有效密封面积40%的同时又将O形圈的最大等效应力降低了近50%;3个关键参数中介质压力对密封性能的影响力最大,对于改进密封结构,在介质压力为6~8.5 MPa时其密封性能最佳。

    • 罐车液相法兰密封性能影响因素研究*

      2023, 48(2):148-153. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.02.022

      摘要 (24) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:以某液氨运输罐车为研究对象,分析罐车液相法兰密封性能的影响因素,指出垫片失效变形、介质内压载荷变化和环境温度变化是影响法兰密封系统的主要因素。建立液相法兰的有限元模型,分析预紧工况下垫片的失效变形、内压载荷和环境温度对螺栓法兰接头密封性能的影响。模拟结果表明:液相法兰紧急切断阀阀根的内芯平面与法兰盘密封垫片之间存在凹陷区域,造成垫片的密封面积减少20.9%,降低法兰接头的密封性能;介质内压载荷的波动对系统密封性能影响很小;温度变化对残余压应力值的影响较大,决定密封条件的最小压力值随温度降低而降低,从而影响法兰的密封性能。

    • 载流下MoS2/Ag纳米复合薄膜摩擦学性能

      2023, 48(2):154-162. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.02.023

      摘要 (51) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:MoS2基纳米复合薄膜具有良好的摩擦学性能,但较差的导电性能限制了其在载流条件下作为润滑材料的应用。为提高MoS2基纳米复合薄膜的导电性能,采用非平衡磁控溅射系统沉积2种不同Ag含量的MoS2/Ag纳米复合薄膜,并在不同的电流条件下研究MoS2/Ag纳米复合薄膜与GCr15钢球对摩时的摩擦学性能。结果表明:在载流下2种MoS2/Ag纳米复合薄膜表现出相似的摩擦性能,而低掺杂MoS2/Ag薄膜具有更佳的耐磨性能,这归因于低掺杂MoS2/Ag薄膜具有较好的力学性能;无载流时,MoS2/Ag纳米复合薄膜在摩擦过程中生成的氧化物颗粒增加了磨损、降低了润滑性,磨损机制主要为磨粒磨损;电流小于0.5 A时,电流促进了转移膜形成,使得摩擦因数降低,但磨损率增加,磨损机制主要为黏着磨损;当电流大于0.5 A时,由于电弧烧蚀加速了薄膜的磨损,磨损机制主要为磨粒磨损、黏着磨损和电弧腐蚀磨损。

    • 粗糙表面间密封性能研究进展*

      2023, 48(2):163-171. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.02.024

      摘要 (106) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:在微观尺度下的静密封界面表面形貌是粗糙不平的,两粗糙表面上的微凸体在载荷作用下会接触形成孔隙;随着接触压力的减小或观察尺度的增加,当孔隙增加到一定数量时孔隙之间会相互连通形成泄漏通道,影响密封性能。现有的粗糙表面密封分析基于均化思想、逾渗理论和多孔介质思想等方法建立泄漏通道模型,考虑表面粗糙度、表面纹理以及表面载荷等对密封性能的影响。对现有的粗糙表面间密封性能的研究现状进行综述,分析现有的粗糙表面密封研究方法存在的不足之处,指出粗糙表面间密封研究可能的方向,为进一步研究粗糙表面密封机制提供了参考。

    • 纳米二氧化钛的光催化与减摩性能研究进展*

      2023, 48(2):172-181. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.02.025

      摘要 (44) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:纳米二氧化钛(TiO2)作为一种环境和能源领域出色的光催化剂以及一种新型的发动机纳米润滑油添加剂,受到越来越多的关注。综述纳米TiO2复合材料在不同掺杂方式下在光催化方面的研究及应用进展,以及纳米TiO2及其复合材料作为润滑油添加剂的研究及应用进展;总结了综合考虑纳米TiO2复合材料光催化与减摩性能的研究现状,指出将纳米TiO2及其复合材料作为发动机润滑油添加剂时,应综合考虑其光催化与减摩性能,从而实现在减摩的同时降低污染物排放。

    • 高速角接触球轴承中的冲击滑动研究*

      2023, 48(2):182-189. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.02.026

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

      摘要:高速角接触球轴承中,球与保持架的碰撞会导致球与滚道的冲击滑动,从而引起滚道划伤和轴承早期失效。为探究球与保持架的冲击碰撞导致的瞬时滑动,以某高速角接触球轴承为研究对象,通过对联合载荷下角接触球轴承的动力学仿真,分析了变速工况及保持架结构参数对球与保持架的冲击碰撞、球与滚道的冲击滑动以及零件磨损率的影响。结果发现,加减速及恒定转速下,球与保持架的运动呈现周期性变化;由于球进入和离开径向载荷区域时公转角速度的变化,球与保持架碰撞并导致球相对内、外圈滚道发生冲击滑动;为适应球公转角速度的变化,适当增大兜孔间隙,可以减小球与保持架兜孔碰撞力的大小和频率,从而减小球与滚道的冲击滑动以及保持架的磨损率。

    • 低黏度GF-6 0W-16发动机油节能摩擦模拟试验*

      2023, 48(2):190-196. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.02.027

      摘要 (27) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了进一步提高汽车燃料经济性,ILSAC颁布的节能发动机油规格已发展到黏度更低的GF-6级别。由于GF-6发动机节能台架试验周期长、成本高,为了提高开发GF-6 0W-16汽油机油配方的筛选效率,利用摩擦模拟试验分析0W-16汽油机油的摩擦润滑性能,并采用综合分析法研究摩擦模拟试验结果和发动机节能台架结果的相关性。结果表明:汽油机油配方中各添加剂之间的协同效应对其节油率和摩擦润滑性能产生显著影响,有机钼添加剂含量多的低黏度GF-6 0W-16汽油机油比参比油GF-5 0W-20更具减摩作用;试验温度激发汽油机油中有机钼减摩剂进一步发挥作用,降低摩擦因数;所建立的摩擦模拟试验综合分析法能够较好地预测低黏度GF-6润滑油节能台架试验结果。

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