摘要:在特定工况（转速、偏心率等）对水润滑夹心轴承润滑特性影响的基础上，针对双衬层水润滑轴承材料开展研究，建立单向、双向流固耦合动力学模型并比较两者对轴承产生的影响；探究弹性模量、泊松比对轴承承载、水膜压力、衬层变形等静态性能参数的影响规律，揭示流固耦合作用下双衬层水润滑轴承静态性能的变化机制。研究结果表明：随着衬层材料参数的变化，水润滑轴承固体域的静态性能发生较大的变化，流体区域的性能不发生显著的变化。研究结果丰富了双衬层水润滑轴承材料的选择范围，为轴承材料选择提供一定理论依据。

摘要:以高温动压型机械密封为研究对象，基于Eulerian多相流模型和蒸发冷凝模型，建立涉及高温汽化、固体颗粒、黏温效应及牛顿流体内摩擦效应的动压型机械密封润滑膜汽液固三相流动模型，模拟研究槽深、槽宽比、螺旋角及槽径比对润滑膜汽化、固体颗粒分布规律及密封性能的影响关系。研究表明：润滑膜固体颗粒体积分数随槽深、槽径比的增大而增大，且在槽宽比为0.5时出现最大值，而固体颗粒体积分数随螺旋角的变化规律与转速有关；润滑膜平均汽相体积分数随槽深的增大而减小，随螺旋角的增大而增大，槽宽比为0.7时平均汽相体积分数出现最大值，槽径比在0.3以上时平均汽相体积分数随槽径比的增大而增大；槽深8 μm时润滑膜汽相、固体颗粒相出现突变，槽深低于8 μm时处于气相较高、固体颗粒相较小状态，槽深高于8 μm时则相反；基于汽液固流动的密封性能分析表明，选用9 μm左右的槽深、0.6左右的槽径比、16°～20°的螺旋角、0.3~0.4的槽宽比时对密封性能有利，采用8 μm以上的槽深及小于0.5的槽宽比时，转速较高时选用较小槽径比、转速较低时选用较大槽径比时有利于抑制汽化。

摘要:相比于金属球轴承，全陶瓷球轴承在极端工况下的服役性能更加突出。为了揭示全陶瓷球轴承油润滑特性，提高全陶瓷球轴承的运转性能与使用寿命，以6208CE氮化硅全陶瓷深沟球轴承为例，对其在油润滑工况下所表现出的摩擦、振动、温升等特性进行试验研究，探讨供油量对全陶瓷球轴承润滑状态的影响，并对试验后的全陶瓷球轴承接触微区表层进行解析。研究发现：全陶瓷球轴承油润滑服役过程中，在某个特定工况下存在一个最佳供油量，使得轴承可实现全膜润滑，从而表现出最好的摩擦、振动、温升等特性；小于最佳供油量时，为乏油状态，轴承接触微区存在油-固混合润滑状态；大于最佳供油量时，过多润滑油液会产生的黏滞阻力；相比于载荷，轴承的转速对最佳供油量的取值具有决定性影响。研究成果对于揭示全陶瓷球轴承油润滑特性，丰富其润滑理论与方法具有一定指导意义。

摘要:全金属可溶桥塞作为一种新型压裂工具，其密封结构是影响压裂效率的关键因素。为探究不同密封环结构对密封特性的影响，建立单槽形、椭圆形、双槽形、双曲形4种金属密封环结构的数值模型，利用有限元法，对密封环径向变形特征、密封性能进行分析，以及考虑双曲形结构表面粗糙度对密封接触面积、接触应力、接触面近场应力分布的影响。研究结果表明：随着锥体轴向位移量增加，4种密封环径向变形始终与锥体轴向位移量呈正相关规律，密封环最大、最小径向变形分别位于厚度较大外圆侧、厚度较小外圆侧；复杂接触面可以强化密封环的密封性能，在同样锥体轴向位移量下，双曲形密封环结构密封性能为最好，椭圆形密封环结构性能最差；考虑切向摩擦力时，摩擦因数越大，接触面近场Mises应力沿摩擦力方向发生偏移越明显。所得结论可为井下全金属可溶桥塞密封环的结构优选提供参考。

摘要:为探讨接触式机械密封启停过程摩擦状态的转变特性，采用自主研发的摩擦磨损实验装置，对碳石墨-碳化硅配副材料的摩擦特性进行实验研究。通过采集启停过程中的声发射信号以及摩擦扭矩数据，分析二者之间的关联性，研究启停过程中端面摩擦状态的转变特性。结果表明：在启停阶段，声发射信号均方根值与摩擦扭矩值变化趋势相同，均为先增大后减小，最后再增大至一稳定值，二者具有很强的相关性；研究的配副材料在7 s左右出现声发射信号峰值，表明此时发生从干摩擦状态到混合摩擦状态的转变；稳定阶段的声发射信号以及摩擦扭矩值分别与转速、压力呈正比关系。

摘要:基于Navier-Stokes方程，建立表面织构化滑动轴承数值分析模型，采用压力耦合方程的改进半隐式(SIMPLEC)算法进行求解，分析表面织构排布和形状对滑动轴承摩擦性能的影响。结果表明：在收敛楔入口排布十字形织构时可以显著提高承载能力；在收敛楔中部周向排布沟槽和短沟槽织构比轴向排布更能显著改善轴承摩擦性能，且排布倒椭圆、菱形和十字纹理可以更明显地改善滑动轴承的摩擦性能；在收敛楔出口排布织构不能改善滑动轴承的摩擦性能，而在发散楔只有三角形织构可以改善轴承的摩擦性能。设计5种新型复合织构排布方式，分析其对轴承摩擦性能的提升效果。结果发现：复合型织构比单一类型织构更有利于提高轴承摩擦性能，其中在收敛楔入口布置十字形织构，收敛楔中部分别布置周向沟槽、短沟槽和十字形织构，发散楔布置三角形织构的3种复合型织构设计轴承性能提升效果显著，使承载力分别提高了15.69%、15.66%和17.16%，摩擦因数降低了3.75%、4.17%和2.92%。

摘要:为提高铜基粉末冶金摩擦材料的耐磨性及制动效果，使用粉末冶金法（PM）制备氧化铝增强铜基摩擦材料，采用布氏硬度计、扫描电子显微镜（SEM）、能量色散光谱仪（EDS）等测试手段以及摩擦磨损实验，研究氧化铝的掺杂对摩擦材料微观组织和摩擦行为的影响。结果表明：在制备的铜基摩擦材料中，氧化铝硬质颗粒在铜基体中分布均匀，由于硬质相的存在所形成位错钉扎效应对复合材料的硬度有大幅的提升，而对材料的密度有一定的消极作用。摩擦实验结果显示，氧化铝可以提高材料的摩擦因数并增强其耐磨性；且随着载荷的增大Al2O3-Cu复合材料的摩擦因数较高且稳定性较好，磨损率有明显的降低，表明氧化铝的掺杂对铜基材料有显著的增强效果。通过光学显微镜以及EDS分析得出，Cu基材料的主要磨损机制为氧化磨损和黏着磨损，而Al2O3-Cu材料的磨损机制为氧化磨损和磨粒磨损组成的混合磨损。

摘要:为探究篦齿封严气弹失稳机制，理论分析了篦齿封严结构动力学与气弹稳定性判定公式，建立了篦齿封严结构动力特性数值求解模型与气弹稳定性求解模型，并验证该了方法的准确性；研究了篦齿环齿间距、壁厚以及转速对篦齿封严固有频率与气弹稳定性的影响规律，揭示了篦齿封严气弹失稳影响机制。研究表明：齿间距、壁厚对固有频率的影响程度随着节径数的增加而增大，对前三阶固有频率影响不大；转速对于第一阶固有频率影响最大；篦齿封严齿间距的增加会导致固有频率和气弹稳定性的下降；篦齿封严壁厚的增加可引起固有频率的升高，并且可以有效改善气弹稳定性；升高转速会引起篦齿环固有频率较明显的增加，对气弹稳定性影响较小。

摘要:多孔聚酰亚胺（PI）可以在孔隙中储存润滑油，当多孔PI作为摩擦壁面时孔隙内的润滑油会渗出实现润滑。为实现更优异的润滑效果，将石墨烯润滑油渗入多孔PI中，制备含石墨烯润滑油多孔PI。以氮化硅（Si3N4）为摩擦副，基于分子动力学原理建立Si3N4-多孔PI-Si3N4层结构以及多孔含油聚酰亚胺（PI/C）-润滑油膜-Si3N4层结构，模拟多孔PI与Si3N4之间的范德华能、剪切应力、相对浓度分布以及温度分布，分析石墨烯润滑油渗入后形成的含石墨烯润滑油多孔PI结构(PI/CG)对多孔PI润滑性能的影响，并通过试验验证了仿真结果。研究发现：在PI孔隙中浸入石墨烯润滑油后，PI材料的吸附能力变强、剪切应力减小、摩擦副间温度降低以及耐磨性提高；PI/CG可明显改善润滑效果，在摩擦磨损试验过程中的摩擦学性能优于PI/C。

摘要:以浮环轴承为研究对象，基于多相流理论建立其润滑有限元模型，推导摩擦功耗、内外油膜与所接触的固体元件的温升的解析表达式；利用FLUENT求解器与其自定义函数接口（UDF）对模型进行仿真计算；综合考虑试验条件的局限性，拓展在仿真计算中的轴颈角速度范围，进一步分析宽域润滑工况下浮动环均布的油孔数目对摩擦功耗、温升、浮动环转速、端泄流量等润滑静特性参数的影响。结果表明：浮动环油孔数目的增加会在一定程度上增大轴承内间隙润滑油的注入量；浮动环油孔数目越多，端泄温升越小，内外间隙变形越小，浮动环转速越快；浮动环油孔数目对内外油膜的摩擦功耗和油膜变化率的影响较小，对浮动环转速和内外油膜的端泄流量的影响较大。该研究为浮环轴承的设计和静特性分析提供了可靠的实验依据。

摘要:法兰接头在高温环境中工作时，接头各个部件的蠕变松弛会加剧，然而在法兰接头的研究中，大多没有考虑垫片的蠕变松弛。以金属石墨缠绕垫片为例，在不同温度及不同初始密封比压情况下进行蠕变松弛性能试验；将试验结果进行拟合得到垫片蠕变松弛性能计算公式，将其代入法兰接头变形协调方程中，计算得到接头蠕变2年的螺栓力随时间的变化情况。使用ANSYS软件建立法兰接头有限元模型，并计算不同部件蠕变2年所造成的螺栓力的松弛情况。理论计算结果与有限元计算结果相近，表明建立的理论模型可用于接头螺栓力松弛的评估。研究结果表明：初始密封比压相同时，温度越大则垫片的蠕变量越大，温度相同时，初始密封比压越大则垫片的蠕变量越大；垫片蠕变对法兰接头有显著影响，在一些情况下仅垫片蠕变就能使螺栓力下降40%，因此垫片蠕变对法兰接头的影响不能忽略。

摘要:为提升干气密封中双向旋转式密封的密封性能，选取干气密封T型槽为研究对象，在T型槽中设计4种有序微纹理。基于气体润滑理论，采用有限差分法求解雷诺方程，以转速、压力、气膜厚度、微纹理深度为自变量，研究各参数对T型槽密封性能的影响规律。结果表明：微纹理造型设计可有效提升密封性能；转速和压力提高、气膜厚度降低均可提高开启力，压力提高、气膜厚度变大、转速降低可引起泄漏量增加；4种微纹理T型槽的密封性能随工况参数变化规律基本一致；径向微纹理排列相比于周向排列的密封效果更好，复合型微纹理排列效果比单一排列密封效果更好，其中纵-横微纹理的T型槽的密封性能最好。

摘要:柔性钻杆已成为老井改造和增产提效的重要工具，为保障柔性钻杆球面密封的可靠性，对设计的一种O形圈球面密封结构开展数值模拟和试验研究。基于ANSYS有限元分析软件探究密封间隙、流体压力、转动角度以及有无挡环等因素对O形圈von Mises应力、接触应力、有效密封宽度等密封特性参数的影响。结果表明：流体压力与密封间隙存在耦合关系，流体压力越高要求密封间隙越小；往复转动会导致最大von Mises应力和最大接触应力升高，且随着密封间隙增大而影响加剧；挡环的安装可有效防止在密封间隙和流体压力较大时O形圈挤入缝隙。通过室内试验验证了O形圈球面密封结构的可靠性，为现场应用提供了理论依据和技术支撑。

摘要:为提高钨钢材料零部件的减摩抗磨性能，参照鱼鳞表面结构并结合有限元模拟仿生设计槽宽约0.6 mm钨钢试样；制备具有最佳配比的Sn-Al2O3复合固体润滑剂，利用高温熔渗将其填充于仿生鱼鳞状表面织构以制备Sn-Al2O3复合固体润滑剂填充钨钢织构试样，并在不同载荷-滑动频率下研究试样的摩擦学性能。结果表明：相比30 N-2 Hz、25 N-3 Hz、15 N-5 Hz和10 N-6 Hz工况，在20 N-4 Hz工况下试样具有最低的平均摩擦因数和磨损率。这是因为在相对较低的载荷和相对较高的滑动频率下，循环应力和摩擦热使塑性变形状态的固体润滑剂更易从织构中挤出而迁移到摩擦表面，形成完整的润滑膜，能够有效地提高试样的减摩抗磨性能。

摘要:为提升岩石剪切渗流试验系统中辐射渗流剪切盒的流体密封性能，基于自主研发的新型岩石剪切渗流试验装置提出3种辐射渗流密封装置的结构设计方案：密封圈横向预压缩密封、硅胶垫法向压缩密封以及密封圈法向预压缩密封，并分别对其进行大变形数值模拟和试验验证。结果表明：（1）密封圈横向预压缩密封的密封效果与施加的法向荷载大小无关，而与岩样上端面平整度和平行度密切相关，流体密封压力较为稳定，密封水压力在0.72 MPa上下波动；（2）硅胶垫法向压缩密封的密封效果与施加的法向荷载大小呈正相关，在法向荷载允许范围内密封垫客观上具有密封压力阈值，在3.3 MPa法向荷载作用下密封水压力最大值可达到1.62 MPa；（3）密封圈法向预压缩密封既具备硅胶垫法向压缩密封的优点，还克服了硅胶垫密封性能依赖法向荷载大小的缺陷，可在较低的法向荷载状态下实现相对较好的密封效果，最大密封压力可达到2.45 MPa。数值仿真结果表明，对于密封圈法向预压缩密封，扩大密封圈直径并不能明显提高密封性能，而改变密封圈材料对密封性能影响较大。研究结果可为突破目前剪切渗流试验设备5 MPa水压力密封的极限及优化剪切盒密封装置结构设计提供了理论参考和研发借鉴。

摘要:应用表面织构改善活塞环/缸套摩擦副的摩擦学特性，是改善其工作经济性、可靠性的最有效手段之一。以质量守恒润滑模型与微凸体接触模型为基础，构建面向织构系统的混合润滑模型。在混合润滑模型的基础上，通过选择合适的活塞环/缸套摩擦副性能评价指标，确定优化活塞环/缸套摩擦副性能的目标函数，结合粒子群优化算法，研究一种在活塞环表面对不同深度微凹坑进行优化设计的新方法。基于大量的数值模拟试验可以发现，具有优化织构深度的微织构可以提高活塞环/缸套摩擦副摩擦学性能，提高了承载能力，降低了摩擦力，验证了所提出的织构优化设计方法是可行的。

摘要:随着深井、超深井的开发，封隔器坐封后将长时间承受高温高压、腐蚀等极为复杂的工况。设计一种封隔器胶筒密封结构，该密封结构根据功能特性选取不同的材料，使封隔器能够满足井下高温高压等较为复杂的工况要求。根据实际的井下极端工况条件，对设计的封隔器进行坐封、密封测试，利用商用软件ABAQUS对胶筒在给定工况下的力学行为进行分析。结果表明：设计的封隔器能够在0.2 MN坐封力、204 ℃温度和70 MPa密封压力下稳定工作；在给定的70 MPa压差下，封隔器胶筒橡胶应力水平未达到材料的屈服点，能够保证封隔器的耐久性和可靠性；橡胶胶筒能够产生大于70 MPa压差的接触应力，保证封隔器能承受70 MPa压差。

摘要:目前阀门填料密封缺乏一种适用面广、成本低、精度高的气体泄漏在线检测技术，为此提出一种基于超声阻抗识别的阀门填料密封气体泄漏在线检测方法，该方法通过收集阀杆处泄漏的气体，使之通入检测液体中产生气泡，通过超声传感器识别气泡的阻抗来对气泡进行计数，从而实现气体泄漏量的测量。搭建基于高速摄像的气泡上浮动力学实验装置，系统研究采用水和离子液体作为检测液体对气体泄漏检测精度的影响，设计了超声传感信号采集和无线通信的软硬件系统，编制了APP程序，实现了阀门填料密封气体泄漏远程在线检测，检测值的误差小于5%。

摘要:水下柔性连接器可解决水下油气管道在连接时因管道角度偏离而无法成功对接的问题。水下连接器的密封结构以球面上的O形圈为主，为了验证连接器密封结构在水下的密封性能，通过对O形圈材料本构方程的计算分析，得到O形圈橡胶材料的重要材料参数；从von Mises应力、接触压力、不同接触面的接触宽度等方面，分析不同介质压力对O形圈密封性能的影响。结果表明：水下柔性连接器密封结构在不同工作状态下均能够保持良好的密封性能，且介质压力越大，O形圈与球形结构上的密封槽之间的接触应力就越大，连接器密封性能有所提升。通过压力试验验证了O形圈球形结构应用在水下是可靠的。

摘要:针对舰艇推进系统用水润滑轴承低噪声设计需求，研制改性尼龙（PA）的轴承材料及轴承样机，利用多功能摩擦磨损试验机对改性PA材料样品进行摩擦学性能试验，并与丁腈橡胶和赛龙SXL材料的摩擦学性能进行对比；在水润滑轴承试验台上开展PA轴承样机转速特性试验和载荷特性试验，获取不同比压和转速下摩擦因数和振动特性数据。研究结果表明：与丁腈橡胶和赛龙SXL材料相比，改性PA材料具有摩擦因数小、磨损率低的优点；低转速下，水润滑轴承摩擦因数随转速增大而减小，随比压增大而增大，转速增加至100 r/min后，摩擦因数变化趋势逐渐减缓；在工作转速范围内改性PA材料水润滑轴承无异常摩擦振动和噪声。研究结果为舰艇低噪声水润滑艉轴承设计提供参考。

摘要:以某型号内燃机排气凸轮-滚子副为研究对象，建立有限长线接触条件下瞬态热弹流润滑数学模型及完全数值求解方法。依据实际载荷谱等工作参数下，给出凸轮-滚子间的滑动模型，获得凸轮-滚子副在凸轮旋转周期内润滑特性，并分析凸轮与滚子之间的打滑、滚轮偏斜和滚轮凸度对接触副润滑的影响。结果表明：打滑导致接触区温度和摩擦因数明显升高，从而弱化接触区润滑状态；滚子偏斜时油膜厚度明显减小，增加润滑失效的可能性。研究表明，在设计滚子凸度时考虑滚子偏斜问题的影响，可以在一定程度上缓解其负面影响。研究结果为凸轮-滚子副的润滑设计提供了一定的理论依据。

摘要:齿轮喷油润滑系统润滑效率与喷嘴布置角度、喷油速度等参数有关，但目前的喷嘴布置角度多数采用经验设计，缺乏精确性且时间成本高。针对高线速度齿轮的喷油润滑问题，基于CFD（计算流体力学）方法建立高线速度直齿轮的喷油润滑流体计算模型，对喷油润滑中齿轮旋转产生的气流干涉问题进行分析；通过流场流线图确定最优喷嘴角度:绕入啮合区气流与齿面首个接触点向小齿轮的偏转角度，并研究齿轮传动比和转速等参数对喷嘴角度布置的影响。结果表明：齿轮旋转产生的气流干涉会形成进入啮合区的气流，沿该气流方向布置喷嘴角度相比传统布置方式润滑效率提升了24.4%，齿轮周围气流流动状况和最优喷嘴角度只与齿轮几何结构有关，与工况参数设置无关。

摘要:提出一种判定全膜弹流润滑下圆柱滚子轴承滚子极限偏斜角的方法。以NU206E圆柱滚子轴承为研究对象，建立偏斜状态下的有限长线接触弹流润滑模型，通过拟合偏斜角与最小油膜厚度的关系曲线，结合膜厚比公式，探究全膜弹流润滑下的滚子极限偏斜角。结果表明：当滚子偏斜后，滚子与滚道间的油膜压力和油膜厚度分布不再关于Y=0截面对称，而是一端油膜压力增大、油膜厚度减小，另一端相反，并且压力的变化更为明显，引起了接触压力集中的现象；随滚子偏斜角的增大，最小油膜厚度减小，压力集中于一端的现象越加明显；当滚子偏斜角大于极限偏斜角时，轴承不再处于全膜弹流润滑状态，润滑效果变差。研究成果可为偏斜状态下轴承润滑状态的判断提供参考。

摘要:以聚α烯烃合成油、中间基矿物油和石蜡基矿物油及其按比例复配为基础油制备的复合锂基润滑脂作为研究对象，考察基础油对复合锂基润滑脂基础理化性能、微观形貌和流变性能的影响以及三者之间的关联性。结果表明：复合锂基脂的微观结构与各种性能之间存在一定的对应关系，以聚α烯烃合成油制备的复合锂基脂皂纤维结构规整度和连续性较差，触变性能和黏温性能优越；以中间基矿物油制备的复合锂基脂皂纤维规整度较高，部分纤维紧密缠绕，结构稳定性较强，黏温性能较差；复配合成油和矿物油制备的复合锂基脂皂纤维细长均匀，规整度高，结构稳定性强，具有较好的胶体稳定性和抗剪切能力。

摘要:以油封的泵吸率为可靠性指标，将理论接触宽度、油侧唇角、空气侧唇角、过盈量和腰厚5种结构参数作为因子，泵吸率作为响应输出，运用正交试验法对油封性能进行分析；运用曲面响应法拟合泵吸率的极限方程，基于可靠性原理建立油封泵吸率的可靠性模型，运用二阶矩法和蒙特卡洛2种方法进行可靠性敏感度计算，分析呈正态分布的随机参数对均值的灵敏度和标准差的灵敏度。结果表明：2种计算方法的结果基本一致，基于均值的敏感度，对可靠度影响最大的是理论接触宽度，油侧唇角、空气侧唇角和过盈量对可靠度为正面影响；基于标准差的敏感度，过盈量的标准差对可靠度影响最大，5种结构参数的标准差均对可靠度有负面影响。

摘要:针对GB/T 7607—2010标准对于钻井服役柴油机油健康状态评估可参考性不强的问题，参照PHM理论中健康状态评估技术建立服役柴油机油健康状态评估的综合劣化值模型；根据对监测数据的统计和实验室经验对综合劣化值与服役柴油机油健康状态对应关系进行分级，按照指标的单调性、相关性、预测性这三项原则选取服役柴油机油健康状态评估指标，给出各类指标数值归一化的方法；基于熵权法确定各项指标的权重，建立服役柴油机油综合劣化值计算公式，计算各样品数据的综合劣化值。通过不同综合劣化值样品的红外图谱中抗氧剂特征峰的比较，验证了方法的可靠性。

摘要:我国汽车市场油品规格主要以API规格以及中国D1规格为主，这些油品规格都要求采用ASTM D7216-22来评价汽车发动机密封件与油品的相容性能。为此提出采用ASTM D7216-22评价润滑油橡胶相容性的方法，并采用该方法评价发动机油中常用基础油、无灰分散剂、抗氧抗腐剂对橡胶相容性的影响。 结果表明：I类和III类基础油对丁腈橡胶(NBR)和聚丙烯酸酯橡胶(ACM)有使其收缩的影响，对氟橡胶(FKM)、硅橡胶(VMQ) 及聚乙烯丙烯酸酯橡胶(MAC)有使其膨胀的影响，但均满足中国D1-2019规格对橡胶相容性指标的要求；聚异丁烯丁二酰亚胺无灰分散剂RHY161（高分子常规型）和RHY162（高分子烟炱型）调配的CK4 15W-40的油品橡胶相容性均满足D1规格的要求；纯度为99.86%的二正丁基二硫代氨基甲酸酯（抗氧抗腐剂）与研究的5种橡胶片的相容性较好；采用I类基础油（MVI500）、III类基础油（VHVI6）、分散剂RHY162、二正丁基二硫代氨基甲酸酯（抗氧剂）以及复配其他添加剂调配的全配方油品表现出较好的橡胶相容性性能。