2014, 39(11):1-5. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.11.001 CSTR:
摘要:弹簧加强金属C形环是一种性能优良的静密封元件,为研究结构对C形环力学性能以及密封面接触特性的影响,建立弹簧加强金属C形环三维仿真模型,采用有限元方法分析C形环的压缩回弹特性。仿真结果与压缩回弹实验结果一致,验证了理论模型的正确性。分析C形环密封面上接触区域和接触压力的变化规律,讨论C形环结构对密封特性的影响。结果表明:在相同的载荷下,C形环卸载时的接触区域比加载时的大,表明在卸载阶段C形环在更低载荷下即可维持同等密封效果;螺旋弹簧使C形环具备良好的回弹性能,能更好地应对使用工况的波动;银层使法兰与密封环的接触界面实现良好密封,合金层起保护银层和平稳传递接触力的作用。
2014, 39(11):6-9. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.11.002 CSTR:
摘要:采用栓-盘式摩擦磨损试验机研究航空煤油和液压油介质对聚四氟乙烯纤维织物自润滑复合材料的摩擦磨损性能的影响;利用扫描电子显微镜(SEM)观察和分析复合材料磨损表面形貌,并分析探讨摩擦磨损机制。结果表明,油介质的存在可明显降低复合材料的耐磨性能和极限承载能力,其中液压油的影响更为显著;介质浸泡处理的复合材料在摩擦过程中,磨损形式由黏着磨损逐步过渡到疲劳磨损,并且界面结合强度降低,导致材料耐磨性能下降。
2014, 39(11):10-13. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.11.003 CSTR:
摘要:形状记忆合金材料的一个重要特征就是在固体状时,在一定温度或载荷下会发生相变过程。因此在摩擦过程中,当法向载荷够大时,局部发生的相变将导致接触点材料力学性质改变,从而使摩擦性能改变。在单点接触的Hertz模型的基础上,建立以钢球接触Ni-Ti记忆合金平面的接触模型,通过分析法向载荷诱发塑性变形的过程,探讨法向载荷对NiTi形状记忆合金(Shape memory alloy, SMA)摩擦过程的影响,并与实验结果进行比较。理论分析和实验研究结果均表明:当法向载荷小时,摩擦因数与法向载荷成负相关;当法向载荷超过一定值后,摩擦因数几乎不变。所得出的结论可以用来预测形状记忆合金的摩擦性能,以控制和减少零件可能因磨损造成的损失。
2014, 39(11):19-25. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.11.005 CSTR:
摘要:基于Fluent流体力学软件对T型三通管道模型进行数值模拟,研究入口流型为环状流时,T型三通的气液相的质量流量、速度和压强的分布规律,特别是康达效应对以上分布规律的影响导致的油气分配的不均匀性。结果表明,连接处两支管曲率半径有差异时,康达效应导致油气环状流的分配出现不均性,曲率越小,支管内气相质量流量越大,液相质量流量越小;支管连接处曲率越小,曲率小的一侧支管出口的气相速度越大,反之,则越小;T型三通连接处入口的压强较高,压力梯度较小,水平支管中曲率小的一侧支管的压力梯度比曲率大的一侧大。
2014, 39(11):26-30. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.11.006 CSTR:
摘要:利用射频等离子体增强化学气相沉积技术,以甲烷为气源,在单晶硅(P(001))衬底上制备类金刚石碳基薄膜(DLC);利用高速往复摩擦磨损试验机分别测试DLC薄膜/Al2O3球摩擦副在大气环境下和1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液润滑下的摩擦磨损性能;利用光学显微镜,X射线光电子能谱和三维轮廓仪分别对磨痕、磨痕表面元素和磨损率进行考察。实验结果表明:DLC薄膜在离子液润滑时,在低载荷下减摩作用明显,但在较高载荷下摩擦因数较无离子液润滑时高,且不随载荷增加而变化,推测是离子液形成了边界润滑膜;XPS分析表明这层边界润滑膜可能是由离子液物理吸附在摩擦接触面上形成的,并且对DLC薄膜有很强的抗磨作用。
2014, 39(11):31-35. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.11.007 CSTR:
摘要:采用粉末冶金技术制备铜-10%石墨烧结材料,通过GF150D型摩擦试验机,在干摩擦状态及制动压力为0.51 MPa的条件下,研究不同制动方式对材料摩擦磨损性能的影响。结果表明,采用从高速到低速分段制动方式(摩擦方式A)时,随着制动速度降低,摩擦表面形成的致密第三体破碎、剥落,机械啮合力增加,摩擦因数提高;同时,摩擦表面温度下降,基体强度提高,磨损率降低。采用从高速到低速连续制动方式(摩擦方式B)的摩擦因数和磨损量均大于摩擦方式A。
2014, 39(11):36-41. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.11.008 CSTR:
摘要:采用纳米压痕划痕仪与AFM,研究PD3与U71Mn钢轨微观力学性能与摩擦磨损特性,通过拉伸实验和JD-1轮轨模拟试验机研究2种钢轨的宏观力学特性与摩擦磨损性能。结果表明:2种材料力学性能在微观和宏观表现一致,即PD3钢轨硬度较大、抗压能力强,具有良好的抗磨损能力;U71Mn钢轨塑性高、韧性大,具有良好的抵抗疲劳的能力。微观实验结果显示,2种钢轨在载荷不大时都以磨粒磨损为主,随载荷增大,交变应力作用增强,受疲劳影响PD3钢轨划痕两侧出现沟纹;U71Mn划痕损伤在犁沟摩擦力作用下,产生塑性变形。微观与宏观实验结果具有一致性,对2种钢轨磨损特性的测量误差在5%之内,因此在一定程度上可以用微观实验来代替宏观实验研究钢轨材料的摩擦磨损特性。
2014, 39(11):42-46. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.11.009 CSTR:
摘要:采用等离子喷涂技术制备Al2O3-13%TiO2和WC复合涂层。利用MMS-1G高速摩擦试验机评价涂层在高速动态条件下防滑性能和耐磨性,并分析涂层的磨损机制。结果表明:所有涂层防滑性能随着速度和载荷的增加而下降,在相同条件下WC涂层的防滑性能最好,但Al2O3-13%TiO2涂层耐磨性要好于WC涂层;所有涂层磨损率均随载荷和速度增加呈现上升趋势,Al2O3-13%TiO2涂层磨损机制以黏着磨损和层片剥落为主,而裂纹扩展引起的脆性断裂则主导了WC涂层的磨损机制。
张爱玲 , 曹 春 , 吕震乾 , 赵 超 , 郭婷婷 , 张宗成
2014, 39(11):47-50. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.11.010 CSTR:
摘要:以不锈钢为金属芯板,氟橡胶为橡胶涂层,制备出氟橡胶/不锈钢复合密封板。采用电化学测试技术(交流阻抗、极化曲线和线性扫描)对复合板进行耐蚀性能研究,通过压缩回弹实验研究复合板的密封性能。电化学测试结果表明,制备的复合板具有良好的耐蚀性能,其腐蚀电流密度为1.318 μA/cm2,极化电阻为5.93×104 Ω,传荷电阻为1.389×104 Ω/cm2。压缩回弹实验表明,该复合板压缩率为15.38%、回弹率为89.5%,密封性能优秀。
2014, 39(11):51-54. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.11.011 CSTR:
摘要:研究在γ射线辐射剂量率为2 kGy/h,不同辐照剂量下对液压油运动黏度、倾点、酸值等理化指标的影响。结果表明:辐照剂量对液压油的运动黏度影响比较小,随着辐照剂量的增加,液压油的运动黏度小幅增加;随着辐照剂量的增加液压油的倾点降低,即辐照使得液压油的低温流动性变得更好;辐照剂量对液压油的酸值影响较大,随着辐照剂量的增加液压油的酸值大幅增加;随着辐照剂量的增加,液压油的色度增大,透光率变差。
2014, 39(11):55-58. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.11.012 CSTR:
摘要:采用激光微加工技术制作不同孔径与密度的表面织构的摩擦副试样,设计制造一对可产生均匀梯度磁场的亥姆霍兹线圈,将其安置于改造后的UMT3摩擦试验机中,使摩擦副能在均匀梯度磁场内进行摩擦试验。以磁性流体为润滑油,考察不同载荷、运动频率下,不同表面织构的摩擦副试样在均匀梯度磁场作用下的摩擦性能。结果表明:适当孔径与密度的表面织构能提高磁性流体的摩擦性能;摩擦副表面织构在均匀梯度磁场作用下抗磨性能和极压性能明显提高;摩擦因数随均匀梯度磁场强度的增大而显著减小。
2014, 39(11):59-62. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.11.013 CSTR:
摘要:根据断裂力学中的应变能释放率,制定疲劳断裂参数,对得到的O型密封圈实验数据进行拟合归类处理,得到计算O型密封圈疲劳寿命模型,并计算密封圈上危险截面单元的疲劳寿命。同时,利用疲劳分析软件对密封圈进行分析,找到密封圈上疲劳断裂的危险截面,并计算出危险截面节点上的疲劳寿命。比较断裂力学计算结果、疲劳分析软件分析结果和实验结果,表明3种方法得到的危险截面出现的位置和疲劳寿命基本一致,证明了运用断裂力学计算密封圈疲劳寿命的合理性。
2014, 39(11):63-68. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.11.014 CSTR:
摘要:利用ABAQUS软件建立活塞运动速度为4 m/s、介质压力为6 MPa、摩擦因数为0.3的液压式配气系统O型密封圈有限元分析模型,分析不同往复运动速度、预压缩率、介质压力对液压式配气系统O型密封圈动密封特性的影响。结果表明:O型密封圈密封面的接触压力随位移的变化而产生波动,接触压力随介质压力、预压缩率的增大呈线性增大,运动速度对接触压力影响不大,接触压力曲线波动幅度随运动速度、介质压力、预压缩率的增大而增大;O型密封圈与油缸之间接触面的动密封性能优于O型密封圈与活塞之间接触面;O型密封圈在推程时的动密封性能优于回程;预压缩率小于10%时,O型密封圈不能满足该液压式配气系统的动密封要求,要确保O型密封圈的密封性,需要选择合理的预压缩率。
2014, 39(11):69-72. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.11.015 CSTR:
摘要:以某高速机车牵引齿轮材料42CrMo-17CrNiMo6为研究对象,在销盘往复摩擦磨损试验机上研究接触载荷和相对滑动速度对其摩擦磨损性能的影响规律;利用扫描电子显微镜观察磨损表面形貌,进而分析材料摩擦磨损机制。结果表明:机车牵引齿轮材料的摩擦因数随载荷和速度的增加而降低并逐渐趋于稳定;机车牵引齿轮材料在摩擦条件下在磨损表面形成了犁沟,由于载荷和速度的增加使得犁沟间距变宽、摩擦表面更加平整,从而导致材料摩擦因数减低。
2014, 39(11):73-77. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.11.016 CSTR:
摘要:为了研究约束磨料流体抛光的流场特性,基于Navier-Stokes方程和流体流动的连续性方程,建立限控轮与工件加工区流体动压力的三维数学模型,利用Matlab软件对流体动压力进行仿真计算。结果表明: 约束磨料流体抛光时流体动压力与最小间隙成反比,与限控轮的速度成正比,最大压力峰值发生在限控轮与工件最小间隙区域,同时在该区域压力梯度变化明显。对K9玻璃进行约束磨料流体抛光实验研究,实验结果表明:减小限控轮与工件的最小间隙,提高限控轮的速度,均能够有效地提高玻璃的表面质量。结合仿真和实验结果,表明在一定的条件下,随着楔形加工区动压力的增加,磨粒在接触区所获得的能量越高,玻璃的表面质量相应得到提升。
2014, 39(11):78-80. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.11.017 CSTR:
摘要:为降低制造与维护成本,选用标准规格的O型圈作为叶片式液压摆动油缸盖板静态密封,并对密封圈沟槽结构与尺寸进行优化,以保证静态密封能防止外部和内部泄漏。通过解析计算,初步确定密封沟槽尺寸;建立盖板静态密封的有限元模型,进行三重非线性有限元分析,模拟盖板安装到定子上的过程中O型圈的变形及应力分布。盖板静态密封的有限元优化设计基本达到预期目标。
2014, 39(11):81-87. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.11.018 CSTR:
摘要:为提高支持向量回归(Support Vector Regression,SVR)预测模型对航空发动机磨损预测的准确性,提出利用改进的自适应粒子群优化(Improved Particle Swarm Optimization,IPSO)算法对SVR的结构参数和训练样本向量维数进行优化。IPSO算法采用非线性惯性权重和自适应探测响应机制,克服传统粒子群随机初始位置影响寻优结果的不足,提高预测结果的准确性和一致性。利用某型发动机光谱分析数据进行磨损预测研究。结果表明:与传统PSO-SVR和常用BP神经网络预测模型相比,IPSO-SVR预测结果具有更高的准确性,且预测结果保持良好的一致性。
2014, 39(11):88-93. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.11.019 CSTR:
摘要:针对汽油机油性能指标测试数据存在离散程度较大,劣化状况难以预测且预测精确度低等问题,基于灰色系统理论,构建灰色残差GM(1,1)模型。以SL15W-40汽油机油为例,对所建立的预测模型的适用性及准确性进行研究。结果表明:灰色残差GM(1,1)模型具有较高的预测精度,应用于汽油机油劣化状况的预测结果与实际测量值基本吻合,为汽油机油劣化状况的预测和合理地确定换油周期提供一种新的有效方法。
2014, 39(11):94-99. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.11.020 CSTR:
摘要:采用AKD施胶方式提高无石棉纤维密封材料的抗水性能。研究向浆料中直接添加AKD乳液和用AKD对水洗高岭土进行改性两种施胶剂添加方式对材料抗水性能的影响。试验表明,湿部填加时,植物纤维配方与合成纤维配方相比,AKD的施胶效率更高。与传统植物纤维纸张相比,无石棉纤维密封材料中使用的填料量比较大,因此AKD的施胶效率较低。通过AKD对高岭土进行改性,在降低AKD用量的情况下,能够明显提高AKD的施胶效率。
2014, 39(11):100-102. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.11.021 CSTR:
摘要:通过棕榈油与有机醇胺的二步法反应,制备出6502型烷醇酰胺。将质量分数13%的6502型烷醇酰胺作为添加剂加入全合成水基金属切削液中,对其性能进行研究。结果表明,该切削液具有良好的极压抗磨性和耐腐蚀性,其摩擦因数可低至0.062,最大无卡咬负荷(pB值)达到367 N;对一级灰口铸铁的耐腐蚀性能达到A级(24 h); 各种性能均达到GB/T 6144-2010标准。
2014, 39(11):103-106. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.11.022 CSTR:
摘要:针对圆锥液体静压轴承的热效应,分析其生热和传热的机制,指出圆锥液体静压轴承的热态性能属于耦合传热问题,必须综合考虑润滑油、轴瓦、转轴等零件的生热和传热情况。采用ANSYS CFX软件建立圆锥液体静压轴承耦合热态模型,获得轴承温度场的分布及变化规律,并搭建实验平台对模型进行验证。结果表明:热平衡时,圆锥液体静压轴承各处温度差别较大,随着转速的增大和进油压力的减小,轴承的温升增大;圆锥液体静压轴承热态性能仿真计算结果和实验结果吻合,证明采用圆锥液体静压轴承耦合热态模型能够较为准确地获得轴承的热态性能变化情况。
2014, 39(11):107-109. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.11.023 CSTR:
摘要:插层复合型三元乙丙橡胶密封材料因其优良的耐老化性、密封性而被用作特殊部件用包装容器的密封材料。利用含O型橡胶密封圈的密封装置,采用氦质谱检漏法研究插层复合型三元乙丙橡胶密封圈的高温密封性能。结果表明,通过密封结构的合理设计,插层复合型三元乙丙橡胶密封圈在152 ℃以内的密封性能优良,密封结构表观漏率不大于1×10-7 Pa·m3/s。
2014, 39(11):110-114. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.11.024 CSTR:
摘要:介绍流体动压径向滑动轴承的工作原理及油膜不同于一般机械元件的工作特点,分析载荷与轴承动力学特性的关系。通过建立转子-支承力学模型并推导公式,得出轴承载荷过轻会引起油膜刚度弱,导致振动增大,严重时会引起油膜失稳的结论,并结合工程案例分析以上两种情况。
2014, 39(11):115-117. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.11.025 CSTR:
摘要:利用L-1A型润滑油清净性能试验机,通过考察不同类型基础油的沉积物质量、形貌,探讨其高温清净性能。结果表明,API Ⅰ类基础油高温清净性能优于API Ⅱ类基础油;API Ⅰ类基础油中中芳烃和重芳烃和硫元素含量明显高于API Ⅱ类基础油,因此氧化安定性好,高温下沉积物生成量也少。
2014, 39(11):118-120. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.11.026 CSTR:
摘要:对真空耙式干燥工艺及设备特点进行分析,以轴径为320 mm的某型号真空耙式干燥器为例,设计其密封结构,探讨其冲洗方案及摩擦副、辅助密封和结构件的选材。模拟实际工况对设计的样机进行的运转试验,结果表明该密封结构密封效果良好。
2014, 39(11):121-124. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2014.11.027 CSTR:
摘要:对某柴油加氢改质装置循环氢压缩机试车过程中出现的气缸高压填料密封泄漏问题进行分析,从填料密封材质和填料系统结构两方面对气缸高压填料进行设计改进,如提高填料材质耐磨性和弹簧强度,增加注油口以保证填料润滑均匀,法兰增加O型圈以防止气体从填料盒泄漏,改进水循环方式使冷却效果更佳。该改进方案使机组高压填料密封泄漏问题得以解决,为国内同类设备处理类似问题提供了参考。
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