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  • 2023年第48卷第8期文章目次
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    • 基于统计模型的修形齿轮点接触混合润滑分析

      2023, 48(8):1-10. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.08.001

      摘要 (109) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于平均Reynolds方程和Zhao-Maietta-Chang(ZMC)弹塑性接触模型,提出鼓形修形齿轮点接触混合润滑的计算方法。采用渐进网格加密法计算润滑特性参数,对比稳态点接触混合润滑模型的仿真结果,验证提出模型的正确性。分析齿轮传动啮入点、节点和啮出点的润滑特性,研究齿轮几何参数、工况参数对鼓形修形齿面润滑特性的影响规律。结果表明:油膜压力、微凸体接触压力和总压力在啮入点处最大,啮出点处最小;名义油膜厚度在啮出点处最大,啮入点处最小;随着模数、压力角和转速的增加,油膜压力、微凸体接触压力与总压力降低,油膜厚度增加;随着功率和鼓形修形量的增大,油膜压力、微凸体接触压力和总压力增大,油膜厚度降低。因此,增大模数、压力角、转速和减小功率、鼓形修形量可改善粗糙齿面润滑状态。

    • 超高速涡轮泵机械密封热弹流润滑特性研究

      2023, 48(8):11-18. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.08.002

      摘要 (80) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:以超高速涡轮泵用机械密封为研究对象,针对超高速工况下密封界面多场耦合变形行为和热弹流润滑特性不明等问题,建立密封动静环和润滑液膜的耦合数学模型,研究不同转速和密封压力下的密封界面润滑特性和端面变形行为,分析相应的密封性能变化规律。结果表明:超高速工况下密封端面产生沿泄漏方向收敛的液膜间隙,密封动环的高温热变形是主因;随密封压力的增大,液膜间隙的收敛角减小,最大膜厚和泄漏率增大,端面温升明显减小;随着转速的增大,液膜间隙的收敛角、端面温升和泄漏率增大,摩擦扭矩减小。建立的流固热力耦合模型可为超高速涡轮泵用机械密封端面的优化设计提供理论指导。

    • 低速重载工况下连杆小头轴承变形与润滑耦合分析

      2023, 48(8):19-24. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.08.003

      摘要 (54) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:连杆小头轴承是内燃机中的关键摩擦副,在低速重载工况下容易发生变形和咬合失效,是影响重型卡车发动机可靠性的重要原因。为揭示低速重载工况下连杆小头轴承的性能,以某6缸柴油机连杆小头轴承为分析对象,考虑连杆小头轴承和活塞销孔轴承对活塞销的摩擦转矩,建立柴油机活塞-连杆-曲轴摩擦动力学模型,在此基础上耦合连杆小头轴承的瞬时弹性变形,对比分析轴承变形对连杆小头轴承润滑性能的影响。研究结果表明:在低速重载工况下,忽略轴承变形可能会使预测的活塞销旋转方向相反;连杆小头轴承在吸气冲程受拉会产生严重变形,并且导致轴承与活塞销间润滑性能下降。

    • WC-10Co-MoS2@Ni自润滑硬质合金与钛合金的摩擦学性能研究

      2023, 48(8):25-34. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.08.004

      摘要 (50) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究WC-10Co-MoS2@Ni自润滑硬质合金与TC4钛合金的摩擦学性能,通过热压烧结制备不同含量MoS2@Ni的硬质合金试样,采用扫描电子显微镜、三维轮廓仪、维氏硬度计等分析自润滑硬质合金的组织结构和力学性能,利用往复式摩擦试验机研究干摩擦、切削液环境和深冷环境下硬质合金与钛合金的摩擦学性能。结果表明:随着硬质合金中MoS2@Ni含量的增加,表面孔隙减少,力学性能缓慢下降;在干摩擦、切削液环境和深冷环境下,摩擦因数均随MoS2@Ni含量的增加而降低;钛合金和硬质合金在干摩擦时由于钛合金的黏附,阻碍了MoS2发挥润滑作用,磨损形式以黏着和氧化为主;在切削液环境中磨损形式以磨粒磨损和黏着磨损为主,而在深冷环境下减少了氧化和黏着,其磨损形式主要为磨粒磨损,并伴有分层磨损现象。

    • 供气压降下气体轴承-转子系统瞬态特性流固耦合分析

      2023, 48(8):35-39. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.08.005

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

      摘要:为研究供气压力波动对气体轴承-转子系统瞬态特性的影响,采用一种流固耦合仿真与实验相结合的方法,对空载及加载下气体轴承-转子系统在不同转速和供气压力下降时的转子下端偏移、轴心轨迹等变化规律进行了研究。结果表明:供气压力以斜坡形式下降时转子下端偏移理想轨迹的距离呈现波浪式变化,且工频条件下的轴心轨迹重复性变差;加载时供气压降前后转子下端偏移差值明显高于空载状态;供气压降前后转子下端偏移差值随着加载力和转速的增大而增大。

    • 润滑油黏度对全陶瓷球轴承腔体温度场分布规律的影响

      2023, 48(8):40-47. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.08.006

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

      摘要:为揭示全陶瓷球轴承在油润滑条件下内部温度场分布及变化情况,提高全陶瓷球轴承的运转性能与使用寿命,以7007C氮化硅全陶瓷角接触球轴承为研究对象,利用仿真软件模拟分析不同工况和润滑油黏度条件下全陶瓷球轴承腔体内部温度场及润滑油的分布状态;在轴承寿命试验机上进行相同条件下全陶瓷球轴承的动态特性试验,研究在油润滑工况下全陶瓷球轴承的温升特性。结果表明:随着轴承转速的提高,全陶瓷球轴承腔体内温度呈增大趋势,腔体内润滑油体积分数呈减小趋势;更换不同黏度润滑油发现随着润滑油黏度的增大,全陶瓷球轴承腔体内温度场呈现先减小后增大的趋势,存在最优黏度值使全陶瓷球轴承腔体温度达到最小值,轴承服役性能表现最佳。研究成果为实际生产中全陶瓷球轴承最优润滑油的选择提供了技术参考。

    • 基于Miner线性累积损伤理论的刷式密封疲劳寿命数值研究

      2023, 48(8):48-55. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.08.007

      摘要 (43) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于Miner线性累积损伤理论对刷式密封刷丝的疲劳寿命进行分析,采用Goodman平均应力修正理论对刷丝材料的 S-N 曲线进行修正,利用有限元静力学和疲劳寿命分析方法建立刷式密封刷丝的疲劳寿命分析模型。在验证数值模型准确性基础上,通过分析刷式密封刷丝的不同结构参数对刷丝疲劳寿命的影响,对刷式密封刷丝的结构参数进行优化。研究结果表明:刷式密封刷丝容易失效的区域主要为刷丝根部区域,其次为刷丝中间区域;在刷丝材料的屈服应力内,随着最大应力幅值的增加,刷丝的疲劳寿命降低;随着刷丝直径的增大,刷式密封刷丝的疲劳寿命降低,随着刷丝倾角和刷丝长度的增大,刷丝的疲劳寿命逐渐增加;当刷式密封的刷丝直径为0.08~0.12 mm,刷丝倾角为45°~55°,刷丝长度为8~12 mm时为刷式密封刷丝可获得最佳的疲劳寿命。

    • 考虑黏-温及空穴效应的低速滑动轴承润滑性能分析

      2023, 48(8):56-64. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.08.008

      摘要 (46) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:在低速重载条件下,温度升高导致的润滑油黏度下降以及局部压力过低产生的油膜空穴,严重影响到油膜压力与承载力等润滑性能。为探究考虑黏-温及空穴效应的低速滑动轴承润滑性能,通过编写黏-温方程的UDF程序,建立滑动轴承的Fluent有限元模型,考虑Mixture多相流模型的空穴效应,系统计算轴承油膜在不同工况下的润滑性能,分析对比偏心率、轴系转速以及黏-温效应的影响作用。结果表明:考虑黏-温效应条件下的油膜最大压力、最大温度、承载力以及空穴区域气穴最大体积分数均小于黏度恒定的情况,轴系转速和偏心率的增大会导致空穴区域最大体积分数的增加。

    • 狭缝节流静压干气密封稳态性能数值模拟

      2023, 48(8):65-71. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.08.009

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

      摘要:为进一步优化提升静压干气密封的气膜开启能力,将狭缝节流器与静压干气密封相结合,设计狭缝节流静压干气密封,采用Fluent软件探究狭缝节流器结构参数和布列方式对干气密封性能的影响。结果表明:与经典小孔节流静压干气密封相比,相同节流面积下狭缝节流静压干气密封具有更高的气膜开启力;狭缝、均压槽周径比对静压干气密封气膜开启力的影响相互独立,存在最佳的周径比使得气膜开启力最大;在径向宽度一定的前提下,均压槽的平面空间越充裕,密封间隙内的气膜高压区范围越广、压力均布效果越好;狭缝沿径向、周向的列数增加均能提升气膜开启力;与周向连续狭缝布列相比,非连续性狭缝布列会导致更高的开启力。

    • 往复冲击对脂润滑成膜性能影响的试验研究

      2023, 48(8):72-79. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.08.010

      摘要 (60) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:冲击现象广泛存在于工业链、滚动轴承等机械零部件中,严重的情况下会引起冲击磨损。为探究冲击载荷对脂润滑条件下成膜性能的影响,在点接触光干涉弹流试验台上对锂基脂润滑条件下的膜厚演化进行冲击试验研究。试验时钢球和玻璃盘的初始间隙设置为0,冲击载荷按三角波往复变化。结果发现:在第一个冲击周期内,接触区存在大块的增稠剂纤维团,该纤维团造成接触区内的脂膜凹陷;随着冲击周期的增加,接触区内的大块增稠剂纤维团消失,脂膜厚度逐渐降低,润滑状态进入到薄膜润滑状态,最后发生了表面损伤;在任何一个冲击周期内,中心膜厚和最小膜厚大部分的时间都呈现固定值;中心膜厚随着冲击周期数的增加而减小,最小膜厚在最初的100个周期内变化很小,此后逐渐降低,最后为0。

    • 大轴径离心压缩机磁流体密封传热特性研究

      2023, 48(8):80-88. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.08.011

      摘要 (38) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:高温会降低磁流体饱和磁化强度,造成永磁铁退磁,影响磁流体密封装置的可靠性及稳定性。为探讨磁流体密封装置传热特性,以大轴径离心压缩机磁流体密封为研究对象,同时考虑磁流体摩擦热和轴承摩擦热对磁流体密封装置传热特性的影响,利用有限元数值计算与磁流体、轴承摩擦功耗理论分析相结合的方法,研究磁流体密封装置温度分布规律,分析齿宽、密封间隙和转速对永磁铁和磁流体最高稳态温度的影响,并确定相关工况所需冷却液质量流率。结果表明:由于轴径尺寸较大,表面线速度高,磁流体黏性摩擦热及轴承摩擦热对密封装置传热特性有显著影响,在无冷却工况下,密封装置最高温度超过磁流体和永磁铁的极限使用温度,需通过强制对流换热的方式进行降温处理;永磁铁及磁流体最高稳态温度随着齿宽增加而升高,随着密封间隙增加而减小;随着转速的增加,永磁铁及磁流体最高稳态温度升高,且转速越大,相同转速梯度差之间的温度差越大。

    • 结构化砂轮拓扑磨削阵列随行波表面研究

      2023, 48(8):89-96. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.08.012

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

      摘要:随行波表面是结构化表面中一种重要的表面,其具有优良的减阻性能。为磨削出阵列随行波凹坑表面,提出平面拓扑映射磨削结构化表面的方法。基于点集拓扑学理论,对随行波单元和排布进行拓扑特征分析并提取特征参量,结合凹坑表面磨削创成机制,建立在磨削过程中砂轮与工件的拓扑空间映射关系,设计出磨粒簇结构化砂轮,使用MATLAB软件对随行波表面磨削过程进行仿真分析,获得相关参数的影响规律,并通过磨削试验实现结构化表面的磨削。结果表明:使用拓扑学理论设计的结构化砂轮能够实现阵列随行波凹坑表面的磨削,且在磨削后随行波凹坑表面的拓扑属性保持不变,拓扑特征参数随着磨削用量的变化发生相应的变化。

    • PTFE填充铜网复合材料损伤过程研究

      2023, 48(8):97-104. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.08.013

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

      摘要:为了研究聚四氟乙烯(PTFE)填充铜网复合材料的摩擦磨损性能以及细观损伤机制,使用往复摩擦磨损试验机对其进行全寿命磨损测试,并用扫描电子显微镜、光学显微镜和三维形貌仪对材料摩擦面及磨屑进行表征。结果表明:PTFE填充铜网复合材料全寿命(202 h)磨损过程主要分为磨合、稳定磨损和严重磨损3个阶段;在前20 h磨合阶段,摩擦因数逐渐升高,高载荷下大量的PTFE被挤出导致磨损率较大,同时转移膜生成,失效形式主要为机械剪切力下的剥落。在20~190 h稳定磨损阶段,摩擦因数先降低再升高且波动较大,磨损率趋于稳定,磨损机制主要为磨粒磨损,磨屑由层片状向粉末状转变,材料摩擦面粗糙度逐渐降低且磨损不均匀。通过微观表征,发现铜网编织结点与凸峰处磨损严重,通过受力仿真分析,发现铜网编织结点与凸峰处有应力集中现象,与试验中磨损严重的区域正好相对应,试验与数值模拟相关联。在190~202 h严重磨损阶段,摩擦因数和磨损量进一步升高,材料的耐磨性能与润滑性能急剧下降,最后材料被磨穿失效。

    • 高线速直齿轮润滑喷嘴方位参数寻优研究

      2023, 48(8):105-113. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.08.014

      摘要 (45) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究高线速直齿轮润滑喷嘴的最优布置方位,采用计算流体动力学瞬态模拟方法,对不同线速度下的齿轮啮合进行单相流气场仿真分析,揭示齿轮副啮合区和齿廓周围的压力分布及气流运动规律,提出最优润滑喷嘴布置方位的确定方法,并通过两相流瞬态喷油润滑仿真分析对该方法的有效性进行验证。研究表明:随着齿轮线速度的提升,齿轮啮合区域压差有线性增大的趋势,气障效应更强,气流波动辐射范围更广,两股旋转气流“交汇”形成的最弱迹线逐渐向小齿轮方向倾斜;最优的喷嘴布置坐标,可通过喷嘴待选点的气流速度流线能否进入齿轮啮合区域确定;润滑喷嘴布置在啮入侧区域且端面角度为0°较好,喷嘴射流方向与最优喷点的气流速度流线一致时,齿轮润滑效果良好。

    • 表面粗糙度对金属平垫泄漏率的影响

      2023, 48(8):114-119. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.08.015

      摘要 (47) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究金属垫片表面形貌对泄漏率的影响,通过三维形貌仪对不同表面粗糙度的Cu、Al和316L金属垫片进行局部扫描,构建出真实法兰垫片的微观接触模型。在此基础上,进行静力学和计算流体力学分析,通过对流体域设置不同的边界条件,考察不同介质压力下,表面粗糙度和接触压力对泄漏率的影响。仿真结果表明:3种材质的垫片均呈现表面粗糙度越大,则泄漏率越大的趋势;其中,Al垫片的泄漏率对表面粗糙度最为敏感,316L垫片的泄漏率受表面粗糙度的影响最小;当表面粗糙度一定时,施加的接触压力越大,泄漏率越低,但当接触压力达到一定值后,增大接触压力对降低泄漏率的影响将越来越小。

    • 涡旋压缩机动涡旋盘端面摩擦副多转速下磨损影响分析

      2023, 48(8):120-126. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.08.016

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

      摘要:针对涡旋压缩机工作过程中动涡旋盘端面在常见工况下因表面磨损过大导致气体泄漏问题,以某型号涡旋压缩机为研究对象,建立动涡旋盘端面摩擦副受力分析模型,分析作业过程中动涡旋盘端面受载荷变化情况;利用有限元数值模拟得到动涡旋盘在典型工况下不同转速时端面摩擦副动态接触应力变化云图,在端面磨损实验机上测得动涡旋盘常用材料QT400磨损系数,通过修正Archard磨损模型并结合有限元磨损仿真计算出在不同转速下QT400的磨损深度值,并根据材料PV值原理设计实验方案分析QT400的磨损机制。结果表明:动涡旋盘转速越快,接触应力值较大的区域磨损深度值越大:材料磨损机制主要为疲劳磨损,随着载荷增大磨损机制不断向黏着磨损转化,并伴随有少量的磨粒磨损,该研究对涡旋压缩机动涡旋盘结构改进具有一定的参考价值。

    • 分流封隔器皮碗的性能分析及参数优化

      2023, 48(8):127-135. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.08.017

      摘要 (136) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:分流封隔器是刮管冲砂技术中最重要的工具,直接影响到冲砂洗井的效率。针对分流封隔器皮碗极易出现撕裂和磨损问题,开展皮碗力学特性研究。采用有限元法与试验相结合的方法,研究推筒外径和底径、皮碗水平距离和内外径对分流封隔器密封性能的影响,优化皮碗总成结构参数。结果表明:影响皮碗密封的主要因素依次是皮碗的外径、内径、水平距离、推筒的底径和外径;最优结构参数组合是推筒外径192 mm、底径188 mm、皮碗内径185 mm、外径216 mm、水平距离46 mm。优化后试验表明,皮碗满足外径244.5 mm套管使用要求,以及皮碗静密封承压20 MPa和动密封承压10 MPa的技术要求,整体性能得到提升,验证了有限元仿真分析的准确性。研究结果可为分流封隔器整体性能改进和应用提供参考。

    • 基于DMT模型的金刚石表面纳米摩擦学研究

      2023, 48(8):136-144. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.08.018

      摘要 (50) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于DMT接触模型,在理论上计算金刚石表面纳米摩擦的摩擦力和摩擦因数;采用原子力显微镜,以金刚石探针和片状金刚石试件作为摩擦副,在大气环境下分别研究机械抛光和聚焦离子束(FIB)刻蚀的金刚石试件的摩擦学特性,并比较实验结果和DMT接触模型计算结果。结果表明:金刚石试件的摩擦因数均随着载荷的增加而减小,这与以往对金刚石微观摩擦的研究结果相符合;DMT接触模型计算结果与机械抛光表面试验结果吻合较好,而略高于FIB刻蚀表面试验结果,验证了DMT模型在金刚石纳米摩擦研究中的适用性。通过表面粗糙度和碳原子化学状态分析,得出粗糙表面对探针滑动的阻碍作用和FIB刻蚀过程中生产的非晶碳的减摩作用是DMT模型应用于上述2种加工表面产生差异的原因。

    • 润滑油缺失工况下不同活塞环涂层对缸套摩擦磨损对比研究

      2023, 48(8):145-151. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.08.019

      摘要 (48) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究润滑油缺失工况下不同活塞环涂层在不同温度下与缸套的摩擦学性能,选取5种商用活塞环涂层,利用扫描电子显微镜观察不同涂层的截面形貌,利用往复式摩擦磨损试验机,在润滑油缺失工况下,分别在常温、200 ℃和350 ℃条件下进行摩擦磨损试验,利用轮廓仪和光学显微镜分别观察摩擦试验后的磨损量和磨痕形貌。结果表明:CrN基涂层和CKS涂层主要为黏着磨损,对缸套磨损大,不同温度下摩擦学性能稳定;含DLC涂层主要为磨料磨损,常温摩擦因数小,高温下不同涂层有较大差异,其中CDC+DLC涂层综合性能最佳。

    • 氧化石墨烯和纳米SiO2增强PTFE复合材料的摩擦磨损行为

      2023, 48(8):152-159. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.08.020

      摘要 (47) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究具有层状结构和球状结构的纳米填料之间的相互作用对聚四氟乙烯(PTFE)复合材料摩擦磨损行为的影响,采用冷冻干燥超声共混-冷压-热烧结法制备纳米二氧化硅(nano-SiO2)和氧化石墨烯(GO)填充改性PTFE复合材料。利用LSM-2R往复式摩擦磨损试验机测试干摩擦条件下nano-SiO2和GO复配改性PTFE复合材料的摩擦学性能,采用MicroXAM-800非接触式三维表面轮廓仪、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析表征转移膜形貌、元素分布和磨痕表面三维形貌,从微观层面揭示nano-SiO2和GO的减摩机制。结果表明:单独填充nano-SiO2与GO均可改善PTFE复合材料的摩擦学特性,其中在较低添加量下,GO在提高PTFE耐磨性方面明显优于nano-SiO2;GO和nano-SiO2复配填充时存在协同效应,与单一填充相比进一步改善了复合材料的摩擦学性能;相比于纯PTFE,3%nano-SiO2/0.5%GO/PTFE复合材料的磨损率降低60.36%。机制分析表明,协同作用和均匀连续转移膜的形成是nano-SiO2和GO增强PTFE复合材料性能优异的主要原因。

    • 旋转轴唇形密封的可持续设计研究

      2023, 48(8):160-167. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.08.021

      摘要 (38) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:调研和确定旋转轴唇形密封的可持续标准,根据旋转轴唇形密封的具体结构和生产工艺,基于全生命周期评估(LCA)方法,通过定量和定性相结合的方法,计算和分析旋转轴唇形密封生命周期各阶段的能耗、碳排放、单位生产时间、成本等环境、社会和经济可持续指标,确定旋转轴唇形密封可持续改进策略:环境可持续侧重于使用阶段的能耗降低,社会可持续关注生产工艺创新,经济可持续聚焦于延寿设计。从延长使用寿命和优化运行时的摩擦状态2个方面,实施旋转轴唇形密封的可持续改进设计,分析宏观截面形状和尺寸、唇部的微观相貌、唇部材料对旋转轴唇形密封可持续性能的影响。结果表明:薄唇、微观织构和耐磨材料对降低旋转轴唇形密封的能耗和碳排放都具有积极作用,研究结果对提高旋转轴唇形密封的可持续性具有重要意义。

    • 考虑碰撞挤压的螺栓接头迟滞回线建模

      2023, 48(8):168-173. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.08.022

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

      摘要:在振动、冲击载荷作用下,螺栓连接结构呈现出明显的非线性迟滞现象,影响结构的整体性能。传统的动力学研究仅考虑连接界面的微观/宏观滑移,很少研究螺栓杆与孔壁之间由于界面滑移产生的接触力。基于BRAKE的RIPP模型,提出一种考虑能量损耗的“钉扎接触力”模型,以实现对切向力3个阶段的整体迟滞回线建模;基于该模型,分析预紧力以及摩擦因数对迟滞回线的影响。提出的模型与现有的研究结果吻合性良好,验证了整体迟滞模型的有效性。研究表明:摩擦因数和预紧力的增加会扩大迟滞回线所包围的面积,进而导致单个周期内切向滑移所造成的能量损耗逐渐增加;相比于摩擦因数,预紧力对微滑移阶段的迟滞特性影响更为明显。提出的模型可以反映出“钉扎”接触过程对迟滞特性的影响,有助于更好地揭示螺栓连接在冲击载荷下的响应特征及其非线性行为,为后续螺栓连接结构动力学建模提供帮助。

    • 空气静压轴承流场对微振动的影响机制

      2023, 48(8):174-180. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.08.023

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

      摘要:为讨论空气静压轴承微振动的影响因素,针对轴承间隙的流场特性进行仿真分析,探讨流场雷诺数与微振动的关系。首先在不同的供气压下,针对轴承间隙进行跨音速流动分析,研究流场结构;其次,分析雷诺数对于漩涡流所致激励力的影响,并进一步采用流固耦合方法,讨论雷诺数对于微振动的影响;最后,建立近似模型讨论气腔容积、小孔孔径、气膜厚对流场最大雷诺数的影响,即研究轴承参数对漩涡激励大小的影响。结果表明:流场最大雷诺数可用以表征漩涡流所致扰动激励的强弱,但微振动还取决于气膜-被支承件系统的动力学性能;在气腔容积较小时,漩涡激励作用更弱,意味着轴承运转的稳定性更好。相关流动机制分析可为以削弱微振动为目的的轴承设计提供参考。

    • 振动环境下飞机管路密封性能影响分析

      2023, 48(8):181-187. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.08.024

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

      摘要:为解决实际工况中飞机管路密封性能问题,根据扩口式液压管路连接件的结构特点,考虑连接件接触对的多种接触关系,建立飞机管路连接件多体接触有限元模型,提出保证扩口式管路连接件基本密封性能的密封闭环、有效密封面积以及有效密封比压3个主要密封准则。利用有限元软件ANSYS /Workbench分析振动工况对管路密封性能的影响规律,探讨管路密封性能的变化过程、振动载荷作用点与载荷幅值对管路密封性能的影响。结果表明:在振动工况作用下管路连接件外套螺母将逐渐产生松动,进而导致管路连接件的密封性能发生衰退;随着振动周期的增加,外套螺母的松动角度越来越大;当振幅相同时,载荷作用点离螺纹连接副越近,管路连接件密封性能衰减速度越快;当载荷作用点相同时,振幅越大,管路连接件密封性能衰减速度越快。为减少振动工况对管路密封性能的影响,应尽量使管路连接件远离振动激励源并降低振动载荷的幅值,实际工程应用中一般通过打保险丝来减缓管路连接件密封性能的衰退过程。

    • 湍流效应对干气密封性能影响的研究进展

      2023, 48(8):188-195. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.08.025

      摘要 (54) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:在干气密封的理论研究与设计计算过程中,一般都是基于层流流动假设下进行的,但随着密封运行工况渐趋于高参数化、工艺介质多相化,在高参数、极端复杂工况下时流体会处于湍流流动状态,传统的层流流动理论就变得不再适用,因此在干气密封的理论设计与研究中就需要考虑润滑气体的湍流效应。总结现今应用较为广泛的3种湍流润滑模型,即Constantinescu模型、Ng-Pan-Elrod模型和Hirs模型,并介绍各模型的理论基础与适用范围。对湍流润滑方程及其在不同模型下的湍流系数表达式进行说明,综述考虑湍流效应对干气密封稳、动态性能影响的国内外研究进展。

    • 聚脲基润滑脂发展研究(I)——组成、结构与性能

      2023, 48(8):196-205. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.08.026

      摘要 (71) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:聚脲润滑脂属于性能较为全面的高温润滑脂,具有良好的氧化安定性、热稳定性、泵送性、机械安定性、胶体安定性、抗水性等优良性能,性能十分全面。综述近年来国内外聚脲润滑脂的研究进展,讨论基础油、稠化剂、添加剂对聚脲润滑脂的滴点、锥入度、分油率、极压抗磨性等性能的影响,并结合聚脲润滑脂发展趋势提出如下研发建议:聚脲润滑脂的基础油仍将以矿物油为主,但聚烯烃、酯类油等用量及占比会上升,废润滑油再生后得到的基础油也可用作润滑脂的制备,可降解基础油的研发应是未来重要方向之一;应加强构效关系研究,从而精准设计出可与基础油、添加剂匹配良好的稠化剂分子,进而实现聚脲润滑脂综合性能的调控;应根据聚脲润滑脂的个性化特点,加大新型添加剂的研发力度;应加强复合聚脲金属基润滑脂的研发力度,赋予聚脲润滑脂更为优异的性能。

    • 涡轮泵流体静压轴承设计及性能特性分析

      2023, 48(8):206-213. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.08.027

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

      摘要:针对流体静压轴承在液体火箭发动机涡轮泵中的设计和应用,以现有的滚动轴承支承的涡轮泵转子为应用对象,提出流体静压轴承的参数设计思路,采用粒子群优化算法设计得到支承刚度最大化的轴承结构参数组合,并计算分析所设计轴承的性能以及轴承-转子系统的动力学特性。分析表明:优化设计得到流体静压轴承的承载力和支承刚度可以满足要求,但轴承总流量达泵流量的21%,这会显著降低涡轮泵的总体效率;仅将滚动轴承改为流体静压轴承,而不改变其他结构或布局,转子的稳定性不能满足要求;涡轮泵流体静压轴承转子系统设计时应尽量将轴承布置在转子位移较大的位置,以充分发挥其阻尼作用。

    • 盾构机主轴承油液监测数据分析与阈值确定

      2023, 48(8):214-220. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2023.08.028

      摘要 (80) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:油液监测是盾构机主轴承状态监测与故障诊断的重要手段之一,然而其现行诊断阈值多为经验数据,且对监测所得的大量数据缺乏系统性分析。为制定盾构机主轴承油液监测故障诊断的合理阈值,设计盾构机主轴承油液监测方案,提出油液监测的取样方法、取样周期及特殊情况下的取样周期,并获取大量油液监测数据;采用统计方法分析得出监测项目的基准值、警告值、危险值,与现行通过经验值制定的监测阈值指标吻合,从理论证明了现行监测阈值的合理性;采用线性回归法对掘进里程与监测数据进行回归分析,探寻各监测数据与掘进里程的关系,更合理地确定了主轴承在全生命周期里各阶段的监测阈值,与统计法计算出的阈值互为补充;通过相关性分析,得出油液监测中各项数据变化的内在联系,指出油液中水分含量为状态监测中首要控制因素。

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