2016, 41(9):10-15. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.09.002
摘要:采用多瓦联合仿真方法,对某一轴偏斜的船用米歇尔式推力轴承进行稳态润滑和瞬态润滑分析,分别得出各瓦块稳态润滑参数的分布和随轴偏斜量的变化规律、阶跃载荷作用时各瓦块瞬态润滑参数的变化规律。结果表明:瓦块倾角的变化量与轴偏斜数量级相当,为不影响油膜建立,支撑结构应保证瓦块在轴偏斜时能自由摆动;轴偏斜工况下,推力盘偏向一侧的推力瓦块承载力加大,油膜温度升高、油膜厚度变小,而推力盘偏离一侧的推力瓦块承载力降低,油膜温度降低、油膜厚度变大;随轴偏斜角度增加,瓦块润滑参数差别加大;阶跃载荷作用后,各瓦块润滑参数在极短的时间内发生突变。较小的轴偏斜量对推力轴承工作安全性产生严重影响,提高推力轴承的轴偏斜补偿能力具有重要意义。
2016, 41(9):16-21. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.09.003
摘要:针对某型装甲车辆综合传动定压滑阀在污染环境下的配合间隙泄漏问题,建立液压滑阀的二维几何模型,利用Fluent对液压油中含不同体积分数的污染颗粒时,不同配合间隙下液压滑阀的流场进行数值仿真,获得其流场特性与泄漏量变化规律。结果表明:流体流入阀腔时,流速增大、压强变小,并在节流口处产生射流现像,颗粒体积分数在阀口流束与漩涡边缘处较高,在漩涡中心区域较低,且在间隙中心区域较靠近壁面处高;含污染颗粒液压油的泄漏量较不含污染颗粒液压油的泄漏量减少,同一间隙下泄漏量与颗粒体积分数成线性关系,颗粒体积分数增大泄漏量减小;泄漏量随颗粒体积分数增大而减小的速率与间隙的三次方成正比关系。
2016, 41(9):22-25. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.09.004
摘要:采用隐式应力积分塑性理论,建立一个能够考虑超弹性NiTi合金相变行为的本构模型。该模型利用VonMises等效应力面构建记忆合金的相变面,描述记忆合金在力载荷驱动下的相变行为,并通过试验进行验证。研究表明,所建立模型能很好描述温度相关应力所引起马氏体的相变行为,同时对马氏体的逆相变行为也能进行合理地描述。
王永红 , 王旭 , 陈进林 , 汪中尚 , 徐飞旋 , 张铭 , 姜艳
2016, 41(9):26-31. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.09.005
摘要:设计含零维空心微珠、一维六钛酸钾晶须、二维鳞片石墨3种不同维度的无机功能填料组成,加入到无石棉有机(NAO)刹车片基础配方中,采用热压工艺制备无铜无重金属的多维复合增强NAO型刹车片。通过扫描电子显微镜(SEM)和生物体视光学显微镜观察填料在树脂基体中的分布状态,分析刹车片样品的力学性能并考察其摩擦磨损性能。结果显示,3种填料最佳组合制备的刹车片样品剪切强度达到936 MPa、密度适中(约2.14 g/cm3),符合现代车用摩擦材料环保、轻量化设计趋势;样品摩擦因数稳定在0.44~0.47之间,磨损率较低且变化趋势平稳;300 ℃以上高温时,制备的摩擦材料体系未出现明显热衰退现象。
2016, 41(9):32-36. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.09.006
摘要:为提高复合锂基脂的高温性能,以500SN矿物油和甲基苯基硅油为复合基础油,以12-羟基硬脂酸、癸二酸、一水氢氧化锂等为稠化剂原料制备复合锂基润滑脂,考察基础油含量、种类及复配比对润滑脂性能的影响。确定润滑脂的最佳配方,并对润滑脂进行热分析和扫描电镜测试和四球摩擦试验。结果表明:当基础油质量分数为86%时,所制备润滑脂综合性能更优;甲基苯基硅油所制备的润滑脂综合性能明显优于矿物油润滑脂;矿物油与甲基苯基硅油复配比例为4∶6时,所制备润滑脂具有较高的滴点;热分析、扫描电镜测试和四球摩擦试验均证明所制润滑脂高温性能良好、减摩抗磨性能优良。
2016, 41(9):37-43. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.09.007
摘要:为研究气穴对微尺度下表面纹理中润滑性能的影响,利用自主研发的微型滑块面接触润滑膜厚测量系统对具有4种不同凹槽表面的微型滑块与光滑玻璃面形成的油膜厚度进行测量,并利用高速CCD对试验过程中产生的气穴现象进行观察和拍摄;选用不考虑负压的Reynolds边界条件和考虑气穴的JFO边界条件对二维Reynolds方程分别进行数值求解,并与实验测量值进行比较。结果表明,当有气穴发生时基于JFO边界条件的数值解更接近实验测量值,实验过程中拍摄的气穴图片也印证了这一结论。气穴负压对气穴区宽度影响较大,对入口处的压力峰几乎无影响,而体积弹性模量对入口处的压力峰略有影响,而对气穴区宽度无影响。
2016, 41(9):44-48. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.09.008
摘要:为研究砂粒在丁腈橡胶三体湿磨粒磨损中的作用机制,利用Abaqus有限元分析软件模拟丁腈橡胶在原油介质三体湿磨粒磨损中尖形和圆形砂粒在不同载荷作用下的运动方式,并探讨橡胶表面的受力变形。利用往复式磨损试验机在与有限元模拟计算相同的条件下进行丁腈橡胶在的三体湿磨粒磨损试验,并结合磨痕表面形貌分析,验证建立的有限元模型的正确性。结果表明,在所研究的载荷范围内,圆形砂粒的运动主要是以滚动为主,对表面的切削较弱,材料表面变形较小;而尖形砂粒在载荷较大时由滚动变为滑动,砂粒前端嵌入橡胶表面产生犁削作用,材料变形程度较大。磨损试验与有限元模拟结果符合较好。
2016, 41(9):49-53. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.09.009
摘要:建立柱面气膜密封的参数化模型,研究柱面结构对密封性能的影响。结果表明,随着偏心率的增大,柱面气膜密封的气膜浮升力、最大压力均增大,当偏心率为07时柱面气膜密封具有最佳的流体动压效应。研究偏心率为07时转速对柱面气膜密封性能的影响。结果表明,低速运行时,柱面气膜密封有微小的流体动压效应;当转速升高时,流体动压效应增强;当转速达到一定值时,流体动压效应趋于稳定。
2016, 41(9):54-62. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.09.010
摘要:为有效地评估润滑油膜热特性,采用Eyring非牛顿流体,建立考虑自旋运动的点接触热弹流润滑模型,应用多重网格技术和逐列扫描技术进行数值仿真,并讨论滑滚比、速度、特征剪应力、最大Hertz压力和自旋因数对弹流润滑性能的影响。结果表明:考虑自旋运动时,中高载时用非牛顿流体得到的油膜温度明显低于牛顿流体的油膜温度;自旋运动使膜厚及温度分布失去了原有的对称性,且对于较低剪切应力的非牛顿流体,自旋运动使温度分布的不规则性更明显;随载荷的增加,摩擦因数开始时几乎线性增加,而随着载荷的增加热效应也逐渐增强,因此摩擦因数在达到最大值后出现下降的趋势;随着自旋因数增加,膜厚及温度分布的不对称性增强,温度最大值升高,且向一侧偏移。
2016, 41(9):63-68. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.09.011
摘要:采用计算流体动力学对液滴撞击疏水/超疏水表面的过程进行数值模拟,分析液滴滴落高度、表面润湿性和表面倾斜角度3个因素对液滴运动的影响。结果表明,随着液滴滴落高度的增大,液滴铺展系数增大,回弹系数减小,滴落高度对液滴铺展系数和回弹系数的影响随表面静态接触角的增大而增大;表面疏水性增强,液滴铺展系数减小,回弹系数增大,滴落高度的增大会减弱表面润湿性对液滴铺展系数和回弹系数的影响;表面倾斜角度增大,液滴铺展系数和回弹系数减小,液滴内部最大速度增大。
2016, 41(9):69-73. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.09.012
摘要:以轧机油膜轴承为研究对象,利用考虑时变和热效应的Reynolds方程建立油水两相流的弹流润滑模型,分析轧机油膜轴承在水介入润滑油后对其润滑的瞬态影响,并讨论不同初始条件下的瞬态润滑特性。结果表明:不同瞬时下,润滑膜的压力膜厚变化明显;润滑油介入水后,随着含水量的增加,润滑油黏度增加,润滑膜的中心压力及中心膜厚增加,最小膜厚先增大后减小,最大温度降低;随着初始转速的增加,最大压力减小,入口区压力、二次压力峰值及膜厚均增加;随着初始轧制力的增加,最大压力增加,入口区压力、二次压力峰值及膜厚均减小。
2016, 41(9):74-79. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.09.013
摘要:为改善锂基润滑脂的耐高温性能,以硅油和矿物油为基础油,以12-羟基硬脂酸、己二酸和氢氧化锂为稠化剂的原料,采用一步法制备含硅油耐高温复合锂基润滑脂。通过对其滴点、锥入度、钢网分油等重要参数的表征,研究基础油用量、复合稠化剂比例、皂化温度、皂化时间、最高炼制温度、硅油和矿物油比例等对复合锂基润滑脂性能的影响。结果表明:硅油的加入使得复合锂基润滑脂具有相对较高的滴点、较低的分油量和低蒸发损失,同时适量的硅油还可降低复合锂基润滑脂的摩擦因数。
2016, 41(9):80-83. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.09.014
摘要:采用均匀实验方案,研究硫磺和硫化促进剂TMTD 用量、硫化温度、硫化时间、硫化压力5种硫化工艺参数对无石棉密封橡胶垫片压缩回弹性能的影响,采用多元线性回归方法研究压缩率和回弹率与各硫化工艺参数的关系,并提出回归模型。结果表明,硫化温度、硫化压力以及硫化时间对压缩率的影响较大,提高硫化温度、时间和压力均有利于压缩率的降低;硫磺用量对垫片压缩率有负面影响;硫化促进剂TMTD与硫化温度交互影响压缩率,增加促进剂的用量可降低硫化反应温度,而提高硫化温度可减少促进剂用量。利用建立的回归模型对不同硫化工艺下制备的垫片试样的性能进行预测,预测值与实测值较接近。
2016, 41(9):84-87. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.09.015
摘要:采用MATLAB模拟齿轮齿面三维形貌,通过MATLAB编程构建齿面润滑油膜的三维表面形貌,通过弹流润滑数值分析计算齿面的油膜压力,并根据MATLAB计算得出基于正交实验方案的齿面润滑的最大油膜压力的经验公式。结果表明:基于MATLAB仿真得到的渐开线齿面三维表面形貌与试验测量的三维表面形貌有着极高的一致性;基于MATLA仿真得到的齿面润滑油膜的三维形貌与实际润滑油膜分布规律吻合,仿真得到的最大油膜压力与实验测得的最大油膜压力误差低于10%;油膜压力的大小与表面形貌呈现负相关,有着较好的一致性,所提出的方法能够用于齿面油膜三维形貌预测。
2016, 41(9):88-92. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.09.016
摘要:为考察基础油对锂基润滑脂流变性的影响,在稳态剪切流和小幅振荡剪切流下研究不同黏度基础油制备的锂基润滑脂的流变参数。通过分析触变性、屈服应力,表观黏度、储存模量和应变幅度等流变参数,探讨基础油黏度对流变性的影响。结果表明:基础油的黏度越小,锂基润滑脂的黏弹性表现更加显著,破坏其结构所需要的能量越大,其结构更加稳定。
2016, 41(9):93-96. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.09.017
摘要:声发射法可用于监测机械密封工作过程中端面的摩擦状态。为准确提取机械密封端面声发射信号特征,提出了一种利用PSO算法(Particle Swarm Optimization,粒子群优化)对Elman神经网络进行优化的方法。采用该方法对机械密封端面的摩擦状态进行识别,并比较了优化前后神经网络对机械密封端面摩擦状态的识别率。结果表明:经过PSO算法优化后的Elman神经网络对机械密封的端面摩擦状态有更高的识别率,从而实现了对机械密封端面摩擦状态实时有效的监测。
邱亚玲 , 邹凤彬 , 祝效华 , 董亮亮 , 赵正龙 , 陈波
2016, 41(9):97-101. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.09.018
摘要:为研究页岩气压裂双弯头弯管的冲蚀规律,基于液-固两相流模型和冲蚀理论建立双弯头弯管冲蚀模型,研究典型工况参数、双弯头弯管结构参数对双弯头弯管冲蚀速率的影响。研究表明:最大冲蚀速率发生在压裂液首先流经的第一个弯头外拱内壁后半部分,第二个弯头冲蚀区域前移且冲蚀区域增大;双弯头弯管的最大冲蚀速率,随压裂液流体速度、支撑剂颗粒体积分数的增加均增大,随着支撑剂颗粒粒径、双弯头弯管曲率半径的增大均减小;双弯头弯管上弯头与下弯头装配转角为20°~40°时,双弯头弯管的最大冲蚀速率较大。
2016, 41(9):102-107. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.09.019
摘要:采用热压成型的方法制备钢渣粉改性的树脂基摩擦材料,研究不同含量的钢渣粉对树脂基摩擦材料密度、硬度、冲击强度和摩擦磨损性能的影响,并通过扫描电镜观察磨损表面的微观形貌,分析其磨损机制。研究表明:随着钢渣粉含量增加,密度、硬度、冲击强度均呈现逐渐增加的趋势;钢渣能有效地改善树脂基摩擦材料的摩擦磨损性能和提高抗热衰退性能,当钢渣粉质量分数为20%时,能够提高材料的摩擦因数,降低磨损率,且材料综合性能最好;随着钢渣粉质量分数的增加,树脂基摩擦材料的磨损形式以黏着磨损和热磨损为主转变为磨粒磨损和热磨损为主。
王 军 , 杨敬一 , 张慧琳 , 吕涯 , 陶德华 , 徐心茹
2016, 41(9):108-112. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.09.020
摘要:采用空气等离子体方法聚合蓖麻油(CO)以降低其双键含量,得到40 ℃黏度高达5980 mm2/s的聚合油PCOA;通过凝胶渗透色谱仪(GPC)研究其分子量分布;采用FTIR分析其官能团变化;采用元素分析仪分析其各元素含量;用四球摩擦磨损试验机考察PCOA的摩擦学性能,并与矿物油基润滑油150BS进行比较。结果表明:CO聚合生成的PCOA聚合油,主要由CO的二聚物及高分子量的齐聚物组成,其中的O元素质量分数增加到1615%,引入的N元素质量分数为076%;相比于矿物基础油150BS,PCOA具有更好的黏温性能及低温流动性能、更好的极压性能和减摩性能。
李梦启 , 王伟光 , 李藏雪 , 李伟 , 张金慧 , 付嵩
2016, 41(9):113-120. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.09.021
摘要:某核主泵水润滑推力轴承在试验浸银石墨瓦时,在类似热瞬态工况时出现异常振动及噪声,拆机发现石墨推力瓦和推力盘硬化层表面均出现较严重磨损,且石墨推力瓦出现局部剥落。采用化学、光学、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、电子探针等方法研究水润滑轴承试验的磨损颗粒相结构、形貌、成分、组织和磨损表面特征;明确热瞬态时不锈钢推力盘硬化层与石墨推力瓦的摩擦磨损形式和过程,得出水润滑推力轴承已经进入边界润滑状态,局部发生干摩擦的结论;提出一些改进建议,如将水润滑轴承瓦面材料改为碳素纤维复合材料以增加抗磨性能,改善瓦面形状以减少热变形,增加接触曲面硬化层以控制高应力曲面接触的微动磨损。
梁博健 , 徐云辉 , 高殿荣 , 曹大兴 , 马浩
2016, 41(9):121-127. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.09.022
摘要:针对带钢平整工艺润滑中喷嘴喷出的乳化液在辊面上分布不均匀的问题,对喷淋梁上喷嘴射流流场和喷出的乳化液在辊面上的分布进行研究。运用数值模拟的方法,分析喷嘴不同关键位置参数如喷嘴间距、喷嘴旋转角度喷淋流场和辊面上乳化液分布的影响。研究表明,在保证辊面被乳化液完全覆盖的情况下,增加喷嘴间距可以减少喷嘴数量,节省乳化液消耗;喷嘴旋转一定的角度可减轻射流与空气相互作用在局部区域形成的涡流,从而改善对覆盖于辊面上乳化液的卷吸问题,提高辊面的润滑效率。
2016, 41(9):128-131. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.09.023
摘要:通过对对流换热的影响因素及高速传动齿轮喷油冷却机制的分析,从理论探讨高速重载航空齿轮喷油润滑系统喷油嘴喷射角度改变对冷却效果的影响;在搭建的试验台上,通过不同喷射角度下的冷却试验,研究喷射角度改变对高速传动齿轮冷却效果的影响规律。研究发现:喷射角度越小,齿面冷却效果越好,在允许的情况下,减小喷油嘴喷射角度能够得到更好地冷却效果。该研究结果对高速重载航空齿轮润滑系统设计具有一定的指导作用。
2016, 41(9):135-138. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.09.025
摘要:在易切削钢Y15试样表面直接涂层处理得到TiCN、AlTiCrN涂层,在SRV Ⅳ磨损试验机上考察其摩擦磨损性能,并与TiN直接涂层试样、盐浴渗氮试样进行比较。结果表明:直接涂层试样比盐浴渗氮试样具有更低的摩擦因数和更好的耐磨性;TiCN直接涂层耐磨性最好,其次为AlTiCrN直接涂层。盐浴渗氮试样、直接TiN涂层试样和直接TiCN涂层试样的磨损机制以黏着磨损为主,而直接AlTiCrN涂层试样的磨损机制以黏着磨损为主,同时也存在磨粒磨损。
2016, 41(9):144-148. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2016.09.027
摘要:针对常压浸胶工艺存在的浸胶质量不稳定和生产效率低的问题,研制一种纸基摩擦材料真空浸胶装置,并提出一种真空浸胶工艺。采用真空浸胶制备几种纸基摩擦材料,测试其孔隙率和摩擦磨损性能,并与常压浸胶工艺制备的纸基摩擦材料进行比较。结果表明:真空浸胶工艺制备的纸基摩擦材料孔隙率稳定、一致性好,与常压浸胶纸基摩擦材料相比,采用真空浸胶的纸基摩擦材料的平均孔隙率高8%,2 000次离合动平均动摩擦因数高1429%,平均静摩擦因数高1074%,平均磨损值低5165%;真空浸胶生产效率明显高于常压浸胶,且可节约原胶和溶剂用量。
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