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丁腈橡胶紫外线臭氧照射亲水改性及其水润滑性能研究
王家序, 冯伟, 韩彦峰, 王立武, 李俊阳
doi: 10.16078/j.tribology.2018197
[摘要](111) [HTML全文](29) [PDF 798KB] (4)
摘要:
以丁腈橡胶为基底,采用紫外线-臭氧照射进行亲水/超亲水表面改性,通过接触角测量仪、光学显微镜对亲水改性表面的接触角、接触角滞后和微观形貌等特性进行表征,分析了表面亲水性的改性机理,并采用MFT-5000型摩擦磨损试验机测试了丁腈橡胶亲水表面的机械耐久性和保持性. 研究结果表明:采用紫外线臭氧照射丁腈橡胶10 min,就能得到完全润湿的超亲水表面,且在紫外线臭氧照射下,丁腈橡胶与臭氧发生反应生成氧化膜,使亲水改性后的丁腈橡胶,在干摩擦和水润滑状态下均表现出较小的摩擦系数和较好的耐磨性
热氧化温度对TC4钛合金在生理盐水中腐蚀磨损性能的影响
曹磊, 孙航, 徐铁伟, 万勇, 蒲吉斌
doi: 10.16078/j.tribology.2019002
[摘要](78) [HTML全文](27) [PDF 3706KB] (2)
摘要:
本文中考察了在大气环境下经热氧化处理后TC4钛合金在生理盐水中的腐蚀磨损性能,重点研究了热氧化温度(500~900 ℃)对TC4钛合金的表面氧化物薄膜的结构及腐蚀磨损性能的影响. 结果表明:经热氧化处理后TC4钛合金表面的氧化膜的结构主要由三部分组成:TiO2与α-Al2O3混合组成的表层,以TiO2为主的亚表层以及氧扩散层内层,热氧化温度对氧化膜的物相结构、表面硬度、膜基结合性能和腐蚀磨损性能有显著影响,其中,在700 ℃下热氧化处理获得的氧化层膜基结合性能最好,表面硬度最高,耐腐蚀磨损性能最好.
几何修形对低速圆柱滚子轴承混合润滑性能的影响研究
吴继强, 王黎钦, 陆宇帆, 古乐, 张传伟
doi: 10.16078/j.tribology.2018169
[摘要](109) [HTML全文](27) [PDF 6324KB] (8)
摘要:
针对圆柱滚子轴承直母线滚子在接触出现的边缘应力集中现象,采用对滚子进行几何修形的方法,运用拟动力学分析方法开展轴承滚子受力和相对运动关系分析. 在此基础上,综合考虑轴承接触工况、滚子修形参数和真实表面粗糙度等因素,建立圆柱滚子轴承混合润滑数学模型,分析滚子修形参数和转速对轴承润滑性能的影响. 结果表明:从润滑角度判断,滚子母线凸度量δ和滚子端头圆角半径r均存在一个优化区间,使得最大受载滚子接触表面最大油膜压力和次表层最大von Mises应力σ显著减小,边缘效应弱化;δr对中心膜厚hc和摩擦系数f的影响较小;转速的增大会使hc变厚,fcσ减小,且混合润滑状态下转速对修形滚子的σ变化显著,修形后的滚子较未修形的滚子润滑性能要好.
尼龙自润滑性与表面织构协同作用对HDPE基水润滑轴承摩擦磨损性能的影响
崔旨桃, 郭智威, 谢心, 袁成清
doi: 10.16078/j.tribology.2018171
[摘要](109) [HTML全文](28) [PDF 11134KB] (1)
摘要:
传统的船舶尾轴油润滑轴承的润滑油泄露造成了严重的海洋污染,逐渐被水润滑轴承取代,但水较差的承载能力要求水润滑轴承具有良好的减磨耐磨性能. 通过HDPE与PA66的共混材料研究尼龙润滑填料和表面织构协同作用对水润滑轴承摩擦磨损性能的影响,利用超景深三维显微系统测量共混材料试样浸泡后的表面纹理结构,利用CBZ-1摩擦磨损试验机对试样进行摩擦试验并记录摩擦系数,利用表面轮廓仪和扫描电镜(SEM)观察试样磨损形貌并分析其磨损机理. 试验表明:PA66的添加能优化共混材料的摩擦学性能. PA66的水溶胀性使共混材料表面形成微凸织构,降低摩擦系数和减轻表面磨损;PA66的存在可使共混材料在摩擦过程中在对摩铜盘表面形成转移膜,有效保护摩擦副表面,减轻磨损.
载荷对Ni3Al基自润滑复合涂层摩擦学行为的影响
范祥娟, 李文生, 杨军, 朱圣宇, 程军, 胡伟, 何东青
doi: 10.16078/j.tribology.2018198
[摘要](91) [HTML全文](26) [PDF 1243KB] (1)
摘要:
采用高能球磨结合喷雾造粒技术制备微米级球形Ni3Al基复合粉末,利用等离子喷涂方法制备涂层后考察其在不同载荷(5、10和20 N)下宽温域内(25~800 ℃)的摩擦学性能. 用SEM、EDS和Raman分析磨痕、对偶销和磨屑的微观组织和物相组成,对比分析载荷对摩擦磨损机理的影响. 结果表明:25~200 ℃时,载荷增加促进了润滑相的“析出效应”,但载荷增至20 N时涂层发生塑性变形产生“封闭效应”,使涂层摩擦系数和磨损率随载荷增加呈先减后增的趋势;400~600 ℃时,载荷增加导致的摩擦热加速了氧化进程,降低磨损表面剪切强度,从而使摩擦系数和磨损率持续降低;800 ℃时,磨损表面形成富含NiCr2O4、Ag2MoO4和NiO的连续、光滑釉质层,但在20 N时局部过高的接触应力使润滑膜破裂而发生剥落,导致摩擦学性能下降.
空间扫描电机油润滑轴承寿命试验验证
徐增闯, 崔维鑫, 梁宇翔, 袁志刚, 刘石神
doi: 10.16078/j.tribology.2018179
[摘要](90) [HTML全文](28) [PDF 1397KB] (1)
摘要:
为验证红外地球敏感器扫描电机轴承油润滑设计寿命是否满足5年的指标要求. 首先,通过理论计算扫描电机轴承润滑油初始油量能否满足电机运行寿命需求. 其次,通过扫描电机1:1地面寿命试验验证此油润滑方式的可靠性,寿命试验结束后对滚动轴承进行了显微观测,并对轴承进行了剖解分析. 扫描电机在寿命试验期间运转正常,常温条件下电机电流稳定在20~40 mA,扫描电机累计运转时间已超过8年. 轴承显微分析结果表明:内、外圈滚道和滚珠表面状态良好,轴承内圈运动副表面的面粗糙度从0.416 μm变化为0.512 μm,无明显点蚀、磨损现象产生,润滑状态良好. 扫描电机寿命试验结果验证了含油保持架外加储油器供油的油润滑方式可满足电机轴承5年寿命要求,为其他处于边界润滑工况下的空间运动部件长寿命设计提供参考依据.
定子表面织构对超声电机性能的影响
曾帅帅, 李锦棒, 陈鹏飞, 崔玉国
doi: 10.16078/j.tribology.2019015
[摘要](108) [HTML全文](27) [PDF 849KB] (2)
摘要:
针对超声电机摩擦材料磨损严重和温升高的问题,采用在定子表面加工微织构的方法,提高了电机机械特性并降低了摩擦材料磨损. 首先,用显微镜测量超声电机定子表面摩擦材料黏着区域,设计出三种不同密度的凹坑织构,采用激光的方法加工在定子表面;然后,测试超声电机负载特性、效率特性和温升特性并观察定子表面. 结果表明:3-凹坑织构定子电机空载转速最高,相比光滑定子电机高出12.1%,5-凹坑织构定子电机堵转转矩和最大效率最高,分别高于光滑定子电机13.04%和17.1%,同时电机的温升也有所降低. 通过观察定子表面发现,凹坑织构有大幅降低摩擦材料黏着的作用,这种作用可以增加电机接触界面能量转换效率,提高了电机的性能并降低了摩擦材料的磨损.
D2车轮钢原始组织对滑动磨损性能的影响
辛悦, 赵秀娟, 潘金芝, 潘睿, 任瑞铭
doi: 10.16078/j.tribology.2018196
[摘要](99) [HTML全文](27) [PDF 6291KB] (1)
摘要:
采用MRH-5A型环块磨损试验机对D2车轮钢及U71Mn钢轨钢采取对摩方式进行滑动磨损试验,研究原始组织对D2车轮钢滑动磨损性能的影响. 结果表明:以回火索氏体(TS)为原始组织的D2车轮钢比片状珠光体组织(P)+先共析铁素体(F)的D2车轮钢具有更好的耐磨性能. P+F和TS表面磨损机制均以磨粒磨损和黏着磨损为主,而P+F表面磨损更严重且伴随大块白层剥落现象. TS塑性变形层更薄,其内的铁素体细化成纳米晶,粒状渗碳体不发生剪切变形,主要以溶解为主,不易形成较厚的白层,不发生大块剥落现象,提高耐磨性能.
行星滚柱丝杠动态摩擦力矩和传动效率分析
解志杰, 张传伟, 薛其河, 王黎钦, 古乐, 马欣新, 王非
doi: 10.16078/j.tribology.2018176
[摘要](84) [HTML全文](27) [PDF 1017KB] (2)
摘要:
针对行星滚柱丝杠摩擦力矩和传动效率随丝杆转速变化而变化,考虑润滑油黏滞、滚柱自旋滑动和螺纹接触点差动滑动产生的摩擦阻力,基于拉格朗日方法建立了行星滚柱丝杠机构动力学模型,计算了其摩擦力矩和传动效率,分析了负载和丝杆角加速度对机构动态摩擦力矩、瞬态传动效率和综合传动效率的影响. 研究结果表明:行星滚柱丝杠摩擦力矩随螺纹接触点相对滑动速度增大而增大;非稳态运行阶段润滑油黏滞和自旋滑动是产生摩擦力矩的主要因素;行星滚柱丝杠在大载荷运行时传动效率较高,丝杆加速时间越短其综合传动效率越高.
石墨烯掺杂的陶瓷和金属自润滑材料研究进展
冯彦寒, 方建华, 吴江, 刘坪, 范兴钰, 王鑫, 姜自超
doi: 10.16078/j.tribology.2019001
[摘要](149) [HTML全文](27) [PDF 634KB] (4)
摘要:
石墨烯(GN)具有独特的纳米层状结构,是一种性能优异的纳米润滑材料,在自润滑材料的研究领域获得了广泛的关注. 文章综述了掺杂石墨烯的陶瓷和金属自润滑材料的最新研究进展,重点探讨了石墨烯对材料力学和摩擦学性能的作用机理,以及石墨烯自身结构不同引起的性能差异,总结了掺杂石墨烯的陶瓷和金属材料的制备方法,简要介绍了各种制备方法的特点. 文章还对现有的研究成果进行总结分析,指出了当前研究中仍待解决的问题,为今后的研究工作提出了建议.
水润滑环境下聚合物PLL-g-PEG的宏观摩擦学性能的研究
李栋, 杨淑燕, 郭峰
doi: 10.16078/j.tribology.2019017
[摘要](61) [HTML全文](21) [PDF 1331KB] (2)
摘要:
将聚(L-赖氨酸)-g-聚(乙二醇)(以下简称PLL-g-PEG)溶解在HEPES水溶液中时,通过球-3板式摩擦试验机研究了添加聚合物PLL-g-PEG对摩擦磨损性能的影响;利用光干涉法在球-盘式纳米薄膜测量装置上初步研究了水基润滑环境下PLL-g-PEG对成膜特性的影响. 结果表明:PLL-g-PEG可降低摩擦并减小磨损,主要归因于表面接枝PLL-g-PEG后形成的一层“刷”状的水化层(Hydration)起到了良好润滑作用,且摩擦性能的改善程度主要受接触应力、卷吸速度和摩擦表面基底材料的影响. 试验过程中发现了水基润滑条件下,PLL-g-PEG聚合物刷在摩擦过程中不断遭到破坏,与此同时又快速吸附到摩擦表面上而进行“自我治愈”的行为,故而有效改善了润滑效果. 光干涉的测量结果表明:添加PLL-g-PEG后,在接枝聚合物刷的球和玻璃盘的接触面间形成了一层由聚合物刷促成的且具有一定承载能力的水化层,这层水膜保护层虽然非常薄,却可以在卷吸速度为1~64 mm/s时有效分离上下接触面从而达到良好的润滑效果. 该研究工作将为深入理解水基润滑的成膜特性及机理提供必要的支持.
聚多巴胺辅助两性离子聚合物界面组装制备水润滑纳米涂层
魏强兵, 岳芹宇, 李乐乐, 付甜, 麻拴红, 周峰
doi: 10.16078/j.tribology.2019069
[摘要](156) [HTML全文](21) [PDF 903KB] (3)
摘要:
亲水和低摩擦表面涂层在生物植入体及医疗器械方面有着很广泛的应用,为发展简单、通用的涂层制备方法,本文作者采用聚多巴胺辅助共沉积技术,将壳聚糖基两性离子共聚物组装到材料表面,制备了超亲水、低摩擦和抗污染水润滑纳米涂层,考察了聚合物浓度对共沉积复合涂层的厚度、亲水性和润滑性的影响. 结果表明:随着聚合物浓度的增大,涂层厚度略有下降;该涂层在纯水及不同生物介质中表现出优异的润滑性能(摩擦系数μ为0.015)和抗污染性能. 该方法适用于多种惰性材料表面(金属、陶瓷和聚合物等),有望用于生物植入体、医用导管等表面制备多功能水润滑纳米涂层.
硅基底复合自组装膜的制备及其微摩擦磨损性能研究
刘同冈, 游坤, 赵康康, 查塔尔
doi: 10.16078/j.tribology.2018175
[摘要](103) [HTML全文](27) [PDF 821KB] (1)
摘要:
采用共吸附法,在硅基底表面制备3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APS)和十二烷基三甲氧基硅烷(WD-10)复合自组装膜. 通过分子动力学模拟不同温度与混合分子在不同比例下的混合体系界面结合能;依据模拟结果,采用正交试验法设计试验方案制备9种不同条件下的自组装膜;采用原子力显微镜、接触角测定仪以及X射线光电子能谱仪对自组装膜的表面形貌、湿润性能和化学成分进行表征分析;利用微摩擦测试仪对自组装膜的微摩擦磨损性能进行性能测试. 结果表明:混合分子成功组装到羟基化硅基底表面,并且当组装温度为25 ℃,组装时间为4 h,组装溶液的pH为6时,自组装膜的质量较好;制备的复合自组装膜由于引起了边界润滑效应,有效减小了试件表面的摩擦磨损,且两种混合分子比例为1:1时自组装膜的减摩特性最佳.
惯性效应对超高速倾斜端面气膜密封稳动态特性影响
沈伟, 彭旭东, 江锦波, 李纪云, 赵文静
doi: 10.16078/j.tribology.2018165
[摘要](123) [HTML全文](24) [PDF 2106KB] (3)
摘要:
研究了惯性效应和端面倾斜对超高速气膜端面密封稳动态特性的影响. 考虑气体惯性效应,建立了气膜端面密封稳动态特性数值分析模型,采用有限差分法求解稳态和微扰雷诺方程,获得端面膜压分布. 数值分析了惯性效应和端面倾斜度对开启力、气膜刚度和泄漏率等稳态性能参数以及刚度系数和阻尼系数等动态特性系数的影响规律,并以获得较大刚度系数为目标,获得了螺旋槽关键几何参数的优选值范围. 结果表明:在超高速条件下,考虑惯性效应后的干气密封泄漏率显著减小,刚漏比明显增大,而开启力、气膜刚度和动特性系数变化不大;倾斜端面气膜密封相较于平行端面气膜密封具有更佳的低频刚度和高频阻尼.
混合润滑下螺旋锥齿轮抗胶合能力分析
甘来, 蒲伟, 肖科, 王家序, 曹伟, 汪巨基
doi: 10.16078/j.tribology.2018162
[摘要](88) [HTML全文](27) [PDF 968KB] (2)
摘要:
针对螺旋锥齿轮重载下热胶合失效问题,对螺旋锥齿轮在混合润滑条件下的摩擦热行为进行分析. 通过混合弹流润滑数值计算方法和基于有限元的热分析方法,综合考虑螺旋锥齿轮的表面粗糙度、载荷分担、速度矢量和真实接触几何等因素建立点接触混合润滑分析模型,计算啮合轨迹上的连续摩擦系数变化和摩擦热流率,采用有限元分析软件进行齿面热载荷的加载,考虑轮齿导热和齿面与环境的热对流,分析轮齿本体温度场分布和啮合过程中闪温变化. 根据齿面最大接触温度与国际标准ISO 6336-20中齿轮抗胶合能力计算方法进行比较分析. 结果表明:有限元热分析得到的齿面温度与ISO所得变化规律十分接近,其最大温度低于ISO标准计算温度,使用ISO标准计算出螺旋锥齿轮抗胶合安全系数小于有限元法. 在混合润滑下求解的齿面热流率和温度变化,并且考虑了齿轮热传导和热对流影响,从理论上来说有限元法更加符合实际工作情况. ISO方法在处理上述问题以及计算本体温度上仍有不足,但其在齿轮抗胶合能力校核上具有广泛的适用性,可考虑结合有限元热分析法解决传热问题同时进行抗胶合能力综合评价.

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2019-03ml目录
2019, 39(3): 1 -2  
[摘要](146) [HTML全文](80) [PDF 0KB] (7)
摘要:
$v.abstractInfo

自泵送流体动静压型机械密封自清洁性分析
陈群, 孙见君
2019, 39(3): 259 -268   doi: 10.16078/j.tribology.2018180
[摘要](266) [HTML全文](108) [PDF 1029KB] (34)
摘要:
流体楔入式非接触机械密封在流体动压的形成过程中,为防止流体中固体颗粒对密封端面的损伤,需增设辅助系统以提供洁净的阻塞流体,这增加了密封初期建设和维护周期成本. 针对一种新型的泵出式自泵送流体动压型机械密封,应用Fluent中Laminar模型和DPM模型仿真研究了其在不同颗粒直径、转速、压差、液膜厚度和颗粒体积浓度下的自清洁特性. 结果表明:排屑率整体上随着颗粒体积浓度增大而减小;当颗粒体积浓度足够低时,排屑率均会达到60%以上;随着颗粒直径增大,排屑率先增大后减小,在直径0.7 μm时排屑最高达79.35%.;随着转速增大,排屑率先下降后显著上升,在计算的0~6 000 r/min范围内排屑率达到94%;排屑率受液膜厚度和压差影响较小.

干气密封力学系统动态性能及其影响因素间的交互作用分析
陈源, 江锦波, 彭旭东, 严天宏, 李运堂, 李孝禄, 李纪云
2019, 39(3): 269 -278   doi: 10.16078/j.tribology.2018144
[摘要](242) [HTML全文](86) [PDF 1764KB] (23)
摘要:
在考虑转轴轴向振动的情况下,基于气体润滑和动力学相关理论,建立了微扰膜压控制方程和挠性安装静环运动方程. 研究了介质压力、螺旋角对干气密封动态特性和瞬态响应的影响;定义了膜厚扰动的突变峰和周期峰,并以突变峰或周期峰最小作为动态性能的优化目标,基于完全析因设计法,开展了高参数螺旋槽干气密封动态性能影响因素间的交互作用分析. 研究结果表明:高速条件下,膜厚振动型态受介质压力影响较大,当介质压力较小时,气膜动态阻尼较小,气膜振动初始阶段易发生波幅逐渐衰减的振荡,而当介质压力增大到一定程度时较大的气膜动态阻尼使膜厚振动迅速衰减,振荡现象消失;高速高压条件下,除挠性环质量和弹簧刚度对周期峰的影响存在显著交互作用外,其余各影响因素对突变峰和周期峰均不存在明显的交互作用,可独立开展优化而不牺牲其结果精度.

新型苯并三氮唑功能化离子液体的缓蚀与摩擦学行为研究
李毅, 张松伟, 丁奇, 胡丽天
2019, 39(3): 279 -286   doi: 10.16078/j.tribology.2019008
[摘要](223) [HTML全文](76) [PDF 1215KB] (29)
摘要:
合成了3种新型苯并三氮唑(BTA)阳离子功能化的离子液体,首先将3种离子液体作为0.5 M H2SO4溶液的缓蚀剂,利用电化学测试方法考察了对铜锡合金的缓蚀性能,电化学阻抗谱图和动电位极化曲线测试结果表明:3种离子液体均能够有效地抑制0.5 M H2SO4溶液对铜锡合金的腐蚀,起到较好的缓蚀效果. 考察了3种离子液体作为聚乙二醇(PEG)基础油添加剂时的摩擦学性能,结果表明:3种离子液体能够显著降低基础油的摩擦系数和磨损量,表现出较好的减摩抗磨性能. 利用SEM-EDS和XPS对磨斑进行了分析表征,发现摩擦化学产物和离子液体吸附膜构成的边界润滑膜是产生减摩抗磨效果的主要原因. 这种新型BTA阳离子功能化离子液体是一种兼具抗腐蚀性和优异摩擦学性能的多功能材料,在工业上具有非常广阔的应用前景.

球轴承多体弹性流体动力润滑研究
刘宇, 马志飞, 孟凡明
2019, 39(3): 287 -294   doi: 10.16078/j.tribology.2018153
[摘要](256) [HTML全文](84) [PDF 1091KB] (29)
摘要:
为准确分析球轴承的润滑性能,对其多个滚动体与外圈间的弹性流体动力润滑(EHL)特性进行了研究. 以深沟球轴承为例,建立了球轴承多个滚动体同时(多体)润滑的EHL模型,基于快速傅里叶变换(FFT)技术和低松弛迭代法对该模型进行求解,研究了多体润滑下中心滚动体的EHL性能,并和仅中心滚动体(单体)与外圈润滑的EHL特性进行了对比. 数值结果表明:与单体润滑相比,多体润滑下中心滚动体的油膜压力减小,二次压力峰向入口区移动. 相对单体润滑的中心膜厚,多体润滑下中心滚动体的中心膜厚会增加;中心滚动体的径向位移由10 μm增大到30 μm时,多体润滑下中心滚动体的承载力相对其单体润滑承载力的下降百分比由5.99%变化到9.70%.

叠片式气体箔片推力轴承热特性分析
李映宏, 胡小强, 张凯, 冯凯
2019, 39(3): 295 -303   doi: 10.16078/j.tribology.2018193
[摘要](194) [HTML全文](67) [PDF 1362KB] (16)
摘要:
叠片式气体箔片推力轴承具有制造工艺简单、散热能力强等优点,针对该新型轴承提出了相应的热特性分析模型,通过数值仿真分析得到轴承气膜及各元件的温度,并对关键影响参数进行了重点分析. 研究结果表明:由于气膜在半径较大位置处的线速度大,其剪切产热效果明显,温度越高,气膜的高温区分布在靠近周向末端和顶箔侧;气膜、顶箔和推力盘温度均会随推力盘转速和轴承载荷的增大而升高;向箔片结构中通入冷却气流可以获得良好的降温效果,轴承温度随着箔片内通入冷却气流量的增大,先迅速下降后趋于平缓.

热对流条件下考虑球形夹杂分布的材料热弹接触摩擦热影响分析
马力, 杨万友, 王家序, 黄彦彦, 周青华, 祝晋旋
2019, 39(3): 304 -312   doi: 10.16078/j.tribology.2018194
[摘要](190) [HTML全文](64) [PDF 1379KB] (15)
摘要:
机械传动关键活动零部件接触副往往受到力载荷和摩擦热载荷的耦合作用,使得接触界面间的接触力学行为的分析变得极其复杂. 利用基于等效夹杂方法建立的考虑热对流非均质材料热弹接触力学分析模型研究不同摩擦系数、夹杂位置和材料属性等参数对材料表面及内部温升及热应力分布影响规律. 此外,进一步分析了接触副材料中含分布球形夹杂时摩擦热造成的影响. 结果表明:接触副表面温升梯度受热对流系数的影响较大;下表面温升和热应力随摩擦系数增大而增大;分布夹杂则将接触副材料下表面温升及热应力分布变得更为复杂.

高速涡轮泵机械密封端面温度变化规律研究
彭旭东, 金杰, 李定, 江锦波, 孟祥铠, 李纪云
2019, 39(3): 313 -318   doi: 10.16078/j.tribology.2018095
[摘要](226) [HTML全文](75) [PDF 2999KB] (19)
摘要:
以高速涡轮泵用机械密封为研究对象,以15#液压油为试验介质,考虑循环冷却量、转速、介质压力以及不同摩擦副配对等因素,采用自行搭建的高速密封试验台开展端面温度变化规律的研究. 结果表明:对于高速机械密封,上述因素均对端面温度产生影响,其中转速对端面温度的影响基本成线性关系,循环冷却量对端面温度的影响存在一个阈值,建议实际设计时取阈值的120%,介质压力对端面温度产生影响较大,但是影响程度不如转速;以尽可能获得低的端面温度值来判断,用作静环时浸渍树脂石墨比普通石墨合适,用作动环时碳化硅比钼合金合适.

应用于高速轮轨滚动接触的蠕滑理论算法对比研究
戚壮, 梁钰, 王晓雷, 张千冀
2019, 39(3): 319 -329   doi: 10.16078/j.tribology.2018188
[摘要](174) [HTML全文](65) [PDF 1441KB] (10)
摘要:
运用多体动力学仿真软件UM建立了车辆-轨道多体动力学模型,并基于轮轨滚动蠕滑理论对比分析了FASTSIM算法与CONTACT算法两者在稳态和瞬态滚动状态中轮轨动态作用力之间的差异.计算结果表明:列车以稳态滚动状态行驶在直线轨道和曲线轨道上时通过FASTSIM算法计算得出的横、纵向轮轨蠕滑力与CONTACT算法的计算值存在的差异值较小,达到了10%~15%,而在瞬态滚动状态下尤其是在大蠕滑以及考虑风阻等比较恶劣的工况下行驶时计算得出的横、纵向蠕滑力与CONTACT算法的计算值存在较大的误差,差值达到了25%,并且随着车速的增加,最大差异值达到了30%,这表明CONTACT算法在瞬态滚动工况下进行蠕滑力计算上相比于FASTSIM算法更加精准,更适用于作出对列车运行时的安全性方面的评价.

碳纤维切向微动磨损特性研究
王梦婕, 彭金方, 庄文华, 张晓宇, 蔡振兵, 朱旻昊
2019, 39(3): 330 -339   doi: 10.16078/j.tribology.2018168
[摘要](196) [HTML全文](67) [PDF 1293KB] (13)
摘要:
在自制的多功能微动腐蚀试验机上,通过改变法向载荷和位移幅值,以碳纤维为研究对象开展球-面接触模式下的微动磨损试验. 建立了微动运行工况图、Ft-D曲线和摩擦系数曲线,探究了碳纤维的微动磨损运行特性;结合光镜(OM)、扫描电镜(SEM)、白光干涉仪和X射线光电子能谱(XPS)对磨损形貌及磨屑成分进行了分析,探究了碳纤维的微动磨损机理. 结果表明:随法向载荷的减小、位移幅值的增加,微动磨损区域由部分滑移区、混合区向滑移区转变. 摩擦系数随法向载荷的增加而减少,随位移幅值的增加而增加. 磨损体积随法向载荷和位移幅值的增加而增加;在部分滑移区和混合区,磨损率随载荷的增加而减小,在滑移区,磨损率存在波动,但依旧呈上升趋势. 混合区和滑移区的磨损机理为磨粒磨损、剥层和氧化磨损,但混合区氧化磨损较为严重. 位移幅值和法向载荷对碳纤维微动磨损行为影响较大,对摩擦系数以及磨损体积也有较为显著的影响. 混合区和滑移区微动磨损机理主要表现为磨粒磨损、剥层和氧化磨损.

接触角滞后与流体动压润滑的相关性研究
王茜, 韩素立, 郭峰, 李超
2019, 39(3): 340 -349   doi: 10.16078/j.tribology.2019007
[摘要](191) [HTML全文](64) [PDF 1324KB] (15)
摘要:
理论研究表明不同润湿性界面对流体动压润滑油膜厚度有着显著地影响,一般采用接触角(CA)来表征固液界面润湿性. 而由热力学原理推导出的界面势能垒理论模型不仅与接触角相关,也是接触角滞后(CAH)的函数. 本文作者通过对不同基体材料的滑块进行表面张力修饰,获得了不同亲和性的界面. 利用干涉法及荧光法分别测量了不同润湿性界面的流体动压润滑膜厚及油膜受剪切的流动特性,研究了接触角及接触角滞后两个界面参数对流体动压润滑油膜厚度的影响,并对势能垒与接触角滞后的关系进行了讨论. 结果表明:接触角与流体动压润滑油膜厚度的相关性较差,接触角滞后可以更好地表征界面效应对流体动压润滑油膜厚度的影响.

无氢类金刚石薄膜表面H2O和O2分子共同作用的第一性原理计算
王顺花, 霍磊, 鞠鹏飞, 蒲吉斌
2019, 39(3): 350 -356   doi: 10.16078/j.tribology.2018013
[摘要](161) [HTML全文](51) [PDF 751KB] (9)
摘要:
无氢类金刚石碳基薄膜(Diamond-like carbon,DLC)在潮湿大气环境中具有较低的摩擦系数,这主要是由于环境中的H2O和O2两种活性分子钝化了无氢DLC薄膜表面的悬键,但迄今两种活性分子对无氢DLC薄膜低摩擦行为的协同影响机制仍不清楚. 本文中通过第一性原理计算方法研究了H2O和O2分子共存时在金刚石表面的钝化状态,并推测了无氢DLC薄膜实现低摩擦的可能途径. 结果表明:H2O和O2两种活性分子在金刚石表面分解形成OH、H及O基团,其中O原子和H原子的相互吸引能够促使其形成OH基团. 当H2O分子和O2分子按比例2:1共存时,金刚石表面全部由OH基团钝化,而非2:1比例时,金刚石表面会形成C-OH、C-H和C-O共存的复杂情况.

球化退火态重载车轮钢CL70磨损性能及组织演化
王文宇, 刘德义, 赵秀娟, 刘鹏涛, 任瑞铭
2019, 39(3): 357 -365   doi: 10.16078/j.tribology.2018182
[摘要](146) [HTML全文](55) [PDF 2528KB] (10)
摘要:
对CL70重载车轮钢进行球化退火获得球状珠光体组织. 将组织为片状珠光体和球状珠光体的CL70分别与U75V钢轨钢在滚动摩擦磨损试验机上以相同参数进行干摩擦纯滚动试验. 使用称重法测量磨损量、利用带电子背散射衍射附件的扫描电子显微镜及显微硬度计对两种组织形态的试样运行表面进行组织及硬度变化情况的观察与分析. 结果表明:球状珠光体组织磨损性能不及片状珠光体组织. 二者的磨损机制和强化机制不同,片状珠光体组织以疲劳磨损为主,通过塑性变形和晶粒不断细化至纤维状再到纳米晶,位错不断累积并达到良好的强化效果. 球状珠光体组织以黏着磨损为主,只有铁素体和少量渗碳体变形和碎化,硬度提升主要来自于渗碳体颗粒周围的位错集中,硬化效果较差.

MoSi2-Mo5Si3-Mo5SiB2/SiC配对副的摩擦磨损性能
颜建辉, 康蓉, 黄金鑫, 汪异, 康永海
2019, 39(3): 366 -373   doi: 10.16078/j.tribology.2018190
[摘要](160) [HTML全文](52) [PDF 1939KB] (13)
摘要:
MoSi2-Mo5Si3-Mo5SiB2复合材料是一种很有发展前景的高温耐磨材料,但MoSi2-Mo5Si3-Mo5SiB2/SiC配对副的干滑动摩擦磨损性能尚不清楚. 本文中通过销-盘式干滑动摩擦磨损试验,考察了MoSi2-Mo5Si3-Mo5SiB2/SiC配对副在不同温度(25~1 000 ℃)和载荷下(2.5~10 N)的摩擦学特性. 结果表明:试验温度和载荷对MoSi2-Mo5Si3-Mo5SiB2/SiC配对副的摩擦系数影响较大,而对其磨损率影响较小. 载荷为5 N时,在25~1 000 ℃区间,摩擦系数和磨损率分别在0.11~0.43和0.513×10-7~0.544×10-7 mm3/(N·m)范围;在25~400 ℃时,磨损机制以轻微的氧化和黏着磨损为主,在600~1 000 ℃磨损机制主要表现为严重的氧化和黏着磨损. 在1 000 ℃时,随着载荷(2.5~10 N)的增加,摩擦系数和磨损率分别为0.29~0.38和0.540×10-7~0.547×10-7 mm3/(N·m);载荷为2.5~10 N时,始终存在黏着和氧化磨损;载荷为7.5~10 N时,材料磨损表面还伴随碾压塑性变形的特征.

开式热沉内冷刀具的设计及其导热性能分析
郑伟, 孙见君, 马晨波, 於秋萍, 张玉言, 牛韬
2019, 39(3): 374 -380   doi: 10.16078/j.tribology.2019005
[摘要](135) [HTML全文](52) [PDF 851KB] (8)
摘要:
车削加工温度对工件的表面加工质量和刀具的使用寿命具有重要影响. 设计了一种开式热沉内冷刀具,计算了在实际加工工艺参数下刀具受到的切削力和前刀面上的热流密度,分析了刀具的结构强度;建立了刀具热-流-固耦合温度场模型,探讨了热稳态条件下刀具的温度场分布,以及刀片冷却液流道内热沉数量对刀具导热性能的影响规律,比较了在相同热源条件下开式热沉内冷刀具与其他内冷刀具的导热性能. 结果表明:对于刀片材料为硬质合金YT5的刀具,在热流密度为10 W/mm2的条件下,内置6个热沉的设计方案可获得最佳冷却效果,刀具的最高切削温度控制为187.1 ℃;与其他内冷刀具相比,开式热沉内冷刀具的最高切削温度降低了12.1 ℃.

γ射线辐照对机械密封用烧结材料性能的影响
郑文凯, 刘莹, 邬国平, 谢方民
2019, 39(3): 381 -386   doi: 10.16078/j.tribology.2018110
[摘要](148) [HTML全文](50) [PDF 882KB] (10)
摘要:
使用不同剂量γ射线对拟用于核电领域机械密封的3种热压烧结材料进行辐照处理,测试了不同辐照条件下材料的热物理性能和力学性能. 使用Plint TE-92摩擦磨损试验机模拟机械密封实际工况进行盘-盘摩擦试验,测试了相同材料自配副的摩擦磨损性能,并采用扫描电子显微镜(SEM)和ZYGO白光干涉仪等表征分析方法,研究了辐照条件对材料微观组织形貌和摩擦磨损机理的影响. 结果表明:本文中γ射线辐照剂量对烧结材料的组织形貌和物理、力学性能影响较小. 在水润滑条件下,烧结材料自配副的摩擦系数为0.04~0.06,没有出现明显的磨损情况,辐照对材料的摩擦磨损性能没有明显影响.

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