2016年36卷4期

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螺旋槽结构参数对干气密封动态特性的影响研究
陈源, 彭旭东, 李纪云, 江锦波
2016, 36(4):397-405. doi: 10.16078/j.tribology.2016.04.001
[摘要](1020) [PDF 5141KB](811)
摘要:
基于气体润滑理论, 并通过小扰动法建立了螺旋槽干气密封微扰膜压控制方程, 在高速高压条件下分析了螺旋槽结构参数对气膜动态特性系数的影响规律; 基于动力学相关知识, 在考虑动环轴向振动和角向偏摆的情况下建立了挠性安装静环运动方程, 分析了膜厚的扰动行为, 同时在考虑轴向和角向气膜扰动的共同作用下, 提出以端面膜厚最大扰动量峰值和扰动稳定时间作为表征密封动态追随性的参数, 并以此作为目标函数对螺旋槽结构参数进行优化. 结果表明: 在不同的高压条件下, 当槽台宽比κ取0.9 ~ 1.5, 槽坝比δ取1.8 ~ 2.4, 螺旋角φ取18 ~ 24°, 槽深hg取6 ~ 8 μm时, 螺旋槽干气密封具有较好的动态追随性; 在动态特性系数中主动态刚度对密封动态追随性的影响最大.

沙粒粒径和外电位对黄铜腐蚀磨损的影响
王军军, 李志均, 黄伟九
2016, 36(4):406-412. doi: 10.16078/j.tribology.2016.04.002
[摘要](573) [PDF 5539KB](542)
摘要:
利用自制旋转圆盘式空蚀与冲蚀联合作用试验装置, 在质量分数为3.5%的NaCl溶液中试验研究了沙粒粒径和外电位对黄铜腐蚀磨损行为的影响. 结果表明: 在相同质量分数下, 沙粒粒径对黄铜腐蚀性能的影响较小; 但黄铜冲刷腐蚀的主要失重方式受沙粒粒径和外电位影响, 沙粒粒径较小时, 黄铜的流失形式为磨损腐蚀, 沙粒粒径较大时, 流失形式随外加电位正移由磨损腐蚀转变为磨损. 在黄铜冲刷腐蚀中, 腐蚀磨损交互作用是引起黄铜流失的主要原因, 且以腐蚀对磨损的促进作用更为显著, 同时随沙粒粒径的增加及外电位正移, 腐蚀磨损交互作用更加突出;基于腐蚀磨损失重率、沙粒尺寸和外电位的冲腐蚀材料流失图表明: 在低电位条件下, 沙粒粒径对腐蚀磨损总失重率的影响较小, 在高外电位条件下, 腐蚀磨损总失重率随沙粒粒径的增加急剧增加.

微油滴供油条件下弹流润滑行为的数值分析
李书义, 郭峰, 栗心明
2016, 36(4):413-420. doi: 10.16078/j.tribology.2016.04.003
[摘要](747) [PDF 39261KB](418)
摘要:
油气润滑条件下润滑油以微油滴形式供给摩擦副, 基于此建立了简化的单个微油滴供油弹流润滑模型, 模拟了微油滴通过弹流接触区的全过程. 结果表明: 卷吸速度和润滑油黏度会影响微油滴的扩展距离, 进而使接触区油膜的形成产生差异. 卷吸速度越高, 或润滑油黏度越大, 微油滴的扩展距离就会越小, 油膜仅在接触区中部区域产生, 微油滴类似硬质颗粒般在接触表面挤压出凹坑穿过接触区. 理论结果和实验结果对比, 具有良好的一致性.

含氮杂环类润滑油添加剂CoMFA-QSTR及CoMSIA-QSTR抗磨损性能模型的构建
刘登辉, 杨奇, 王锐涛, 王越, 戴康, 贺军波, 高新蕾
2016, 36(4):421-429. doi: 10.16078/j.tribology.2016.04.004
[摘要](632) [PDF 9319KB](335)
摘要:
依据摩擦学定量构效关系理论(QSTR), 采用比较分子力场分析(CoMFA)和比较分子相似性指数分析(CoMSIA)这两种方法研究了含氮杂环类润滑油添加剂的抗磨损性能的摩擦学三维定量构效关系(3D-QSTR), 并建立了相应的3D-QSTR模型. 结果表明: 仅利用静电场构建CoMFA或CoMSIA模型时, 模型预测能力最好, r2, q2均大于0.5. 根据CoMFA或CoMSIA模型等高线图分析得出: 分子静电场对含氮杂环类润滑油添加剂的抗磨损性能影响最大, 在特定区域的引入带负电荷或带正电荷的基团将有助于抗磨性能的提高.

相变颗粒改性聚酰胺的高速摩擦学行为
潘炳力, 刘永辉, 朱常宝, 陈君, 牛荣军, 逄显娟, 张永振
2016, 36(4):430-437. doi: 10.16078/j.tribology.2016.04.005
[摘要](545) [PDF 7501KB](286)
摘要:
采用填充聚合法制备了相变颗粒改性聚酰胺复合材料. 在摩擦速率为6~24 m/s条件下的测试结果表明: 相比纯聚酰胺, 所得聚酰胺复合材料具有明显更低的摩擦系数和磨损率, 并且对摩擦速率呈现一定的自适应性. 当复合材料中相变颗粒含量较少时(质量分数5%), 复合材料对摩擦速率的自适应能力较弱, 而当复合材料中相变颗粒含量较多时(质量分数10%), 复合材料的自适应能力较强. 纯聚酰胺的磨损模式为严重的黏着磨损; 5%相变颗粒改性聚酰胺复合材料呈现典型的磨粒磨损和轻微的黏着磨损, 而10%相变颗粒改性聚酰胺复合材料以轻微的磨粒磨损和轻微的疲劳磨损共存.

运动黏度在FLC薄膜-白油固液复合润滑体系中的作用
汪佳, 王富国, 曹忠跃, 张俊彦
2016, 36(4):438-444. doi: 10.16078/j.tribology.2016.04.006
[摘要](523) [PDF 13497KB](308)
摘要:
利用直流等离子体沉积技术制备了含氢类富勒烯碳膜(FLC), 在工业级白油润滑条件下考察了FLC薄膜润湿性、摩擦学特性和白油运动黏度对整个固液复合润滑体系的影响。研究结果表明: 在5~150 mm2/s的考察范围内, 白油的运动黏度越小, 其对FLC薄膜的润湿性越好; 随着运动黏度的增大, 白油分子量增加且分子链变长, 在薄膜表面油膜吸附增强, 油膜厚度增加, FLC薄膜摩擦系数逐渐减小, 于32 mm2/s时达到最小值(0.114), 随着黏度进一步增大, 过高的运动黏度增加了黏性阻力和摩擦阻力, FLC薄膜摩擦系数反而上升; 同时, FLC薄膜的磨损率随黏度增大而减小, 当黏度超过26 mm2/s之后, 变化幅度趋缓。

第三介质作用下坡道对轮轨黏着特性影响
黄万亮, 何成刚, 师陆冰, 王文健, 刘启跃
2016, 36(4):445-450. doi: 10.16078/j.tribology.2016.04.007
[摘要](602) [PDF 6640KB](581)
摘要:
利用JD-1轮轨模拟试验机, 通过设计坡道试验夹具实现了不同坡道接触条件的轮轨模拟试验, 研究了第三介质条件下坡度对轮轨界面黏着特性的影响规律. 结果表明: 在干态、水介质和防冻液介质条件下, 上下坡道工况的轮轨黏着系数均低于平直轨道工况; 随坡道坡度的增加, 黏着系数呈下降趋势且下坡道的黏着系数下降更为明显;与水介质相比较, 轮轨界面存在防冻液时更容易引起低黏着现象; 上坡道工况下, 随速度和轴重的增加轮轨界面黏着系数呈略微下降的趋势.

研磨抛光表面微孔织构的影响因素分析
吴双, 郑锦华, 王俊杰, 魏新煦, 许璐
2016, 36(4):451-457. doi: 10.16078/j.tribology.2016.04.008
[摘要](638) [PDF 16536KB](304)
摘要:
表面织构是一种改善摩擦学性能的有效手段. 通过研磨抛光方法开发了一种新型表面织构技术, 此表面织构的特点是表面微孔成型和抛光过程同步进行. 同时利用此织构技术着重研究了研磨时间(0~120 min)、研磨速度(1.45~10.47 m/s)、研磨液质量分数(1%~15%)对织构参数(微孔面积密度、孔径分布及表面粗糙度)的影响规律. 结果表明: 表面微孔面积密度随着研磨时间增长而逐渐下降并最终趋于稳定; 当研磨速度从1.45~10.47 m/s变化时, 微孔面积密度从2.59%增至16.92%, 微孔孔径及表面粗糙度随着研磨速度的增加而增加, 当研磨速度低于2.09 m/s时容易获得10 μm以下的微孔; 当研磨液质量分数从1%~15%变化时, 微孔面积密度从3.76%~11.70%变化, 近似呈线性增加关系, 质量分数高于9%时易于获得10 μm以上孔径的分布表面.

不同结构含磷极压剂润滑行为研究
杨超, 邵腾飞, 魏朝良, 程亮, 逄翠翠
2016, 36(4):458-464. doi: 10.16078/j.tribology.2016.04.009
[摘要](612) [PDF 52582KB](260)
摘要:
针对金属加工润滑中常用的三种不同结构的含磷极压剂, 使用SRV研究了其摩擦系数随温度、摩擦条件的变化而变化的过程, 并使用SEM和EDX对SRV试验件的磨斑进行了分析. 结合其热失重分析结果说明, 磷酸酯分子的反应活性和热稳定性决定其抗磨极压润滑性能. 使用ERICHSEN金属板材成型试验机模拟评价不同添加剂的冲压性能, 提出了高效应用三种不同结构含磷极压剂的方法.

硫化锑质量分数对汽车摩擦材料性能的影响
刘伯威, 杨阳, 刘咏, 刘申飞
2016, 36(4):465-474. doi: 10.16078/j.tribology.2016.04.010
[摘要](520) [PDF 29957KB](245)
摘要:
通过调整摩擦材料基础配方中硫化锑的质量分数, 采用直接混合工艺制备出不同组分的摩擦材料, 对其进行了理化性能、力学性能、摩擦性能及制动噪音测试, 并用SEM、EDX和XRD对不同试样摩擦表面及磨屑进行了表征, 分析了其摩擦磨损机制. 结果表明: 适量硫化锑的加入可促进摩擦表面摩擦膜的形成, 从而提高摩擦材料摩擦系数的稳定性、降低磨损率、改善制动噪音. 当硫化锑质量分数为5%时, 试样的综合性能最佳.

不同温度下砷化镓表面摩擦诱导选择性刻蚀特性研究
高健, 余丙军, 金晨宁, 肖晨, 钱林茂
2016, 36(4):475-480. doi: 10.16078/j.tribology.2016.04.011
[摘要](687) [PDF 10283KB](282)
摘要:
利用摩擦诱导选择性刻蚀的方法, 可在砷化镓表面加工一系列的纳米结构; 该纳米加工方法无需掩膜, 且加工效率高、成本低, 具有应用前景. 为了进一步研究砷化镓表面摩擦诱导选择性刻蚀的特性, 优化加工参数, 本文作者在不同温度下利用H2SO4-H2O2溶液对砷化镓表面进行选择性刻蚀, 考察了刻蚀后所形成的凸起高度及砷化镓表面粗糙度随刻蚀时间和刻蚀温度的变化规律, 阐释了温度对砷化镓表面刻蚀的影响机制; 最后从加工高度和表面粗糙度着眼, 探讨了砷化镓表面摩擦诱导选择性刻蚀的最佳条件. 本研究为砷化镓表面选择性刻蚀加工的条件优化提供了重要依据.

MoS2/a-C复合薄膜在高/低湿度环境下的摩擦学性能研究
耿中荣, 李霞, 张广安, 李浩
2016, 36(4):481-487. doi: 10.16078/j.tribology.2016.04.012
[摘要](674) [PDF 9824KB](366)
摘要:
采用磁控溅射方法制备了MoS2薄膜与不同碳含量的MoS2/a-C复合薄膜, 利用XRD、SEM、Raman光谱仪、纳米压痕仪和CSM摩擦试验机等分析了复合薄膜的结构、力学和摩擦学性能. 结果表明: MoS2薄膜为疏松的柱状结构, MoS2/a-C复合薄膜为无定形的致密结构, 硬度较高. 低湿环境下MoS2薄膜与MoS2/a-C复合薄膜的摩擦性能差别不明显; 高湿环境下薄膜的摩擦系数和磨损率均有所升高, 其中MoS2薄膜与低碳含量的MoS2/a-C复合薄膜氧化严重, 而高碳含量的MoS2/a-C复合薄膜的摩擦学性能稳定, 对湿度交替变换的环境适应性更佳. 这是由于碳元素掺杂改善复合薄膜的微观结构, 提高复合薄膜的抗氧化性和力学性能.

有限长滑动轴承非线性油膜力的近似解法
张永芳, 黑棣, 何介夫, 路遵友, 吕延军
2016, 36(4):488-494. doi: 10.16078/j.tribology.2016.04.013
[摘要](642) [PDF 3262KB](527)
摘要:
本文中提出了一种求解有限长径向滑动轴承非线性油膜力的近似解析方法. 在滑动轴承-转子系统非线性动力行为分析中, 油膜力计算模型通常采用“π”油膜假设, 但是, 实际工况中油膜的存在区域并非是“π”区域, 运行时油膜中出现气穴, 破裂成条纹状(即具有Reynolds边界条件). 本文中的近似解析方法采用Reynolds边界条件, 基于变分原理, 运用分离变量法求解油膜的压力分布, 其中油膜压力的周向分离函数通过无限长轴承的油膜压力分布获得, 油膜的破裂终止位置角通过连续条件确定, 轴向分离函数运用变分原理并结合周向函数求得. 计算结果表明: 本文中提出的方法和有限元方法的结果吻合得很好. 在此基础上, 分析了一些轴承参数对油膜压力分布的影响.

微动磨损对过盈配合结构微动疲劳性能的影响
张远彬, 鲁连涛, 宫昱滨, 曾东方
2016, 36(4):495-502. doi: 10.16078/j.tribology.2016.04.014
[摘要](573) [PDF 3785KB](666)
摘要:
在考虑微动磨损的前提下, 基于SWT临界平面法和线性累计损伤模型建立了过盈配合结构微动疲劳的寿命预测模型, 并详细研究了微动磨损对过盈配合结构微动疲劳性能的影响. 结果表明: 考虑微动磨损的作用时, 微动疲劳的预测结果更加准确; 微动磨损显著降低了配合边缘处的应力集中现象, 提高了过盈配合结构的微动疲劳寿命;由于微动磨损的作用, 配合边缘处的SWT参数逐渐降低, 且其最大值出现的位置由配合最边缘逐渐向着配合内部移动, 与此同时, 临界平面上的法向应力平均值逐渐增大, 两者的变化共同导致微动疲劳裂纹萌生位置向着配合内部移动.

电流对Mo2C改性C/C-Cu复合材料载流摩擦磨损性能的影响
周文艳, 彭可, 冉丽萍, 葛毅成, 易茂中
2016, 36(4):503-509. doi: 10.16078/j.tribology.2016.04.015
[摘要](653) [PDF 13746KB](324)
摘要:
通过对炭/炭坯体Mo2C涂层改性并熔渗Cu制备了Mo2C改性C/C-Cu复合材料, 测试复合材料的载流摩擦磨损性能, 研究电流强度对复合材料载流摩擦磨损性能的影响. 结果表明电流由0增大至15A时, 摩擦系数先减小后增大, 5A时达最小值; 复合材料体积磨损率逐渐增大; 对偶磨损量在0~7.5A范围内较低, 然后随电流增大而逐渐增大.电流较低时, 磨损机制以磨粒磨损为主, 随电流增大氧化磨损及黏着磨损程度提高, 电流高至15A时, 表现出了较明显的电弧侵蚀作用.

膦酸酯离子液体在合成多元醇酯过程中的双重作用:从催化剂到合成酯的减摩抗磨添加剂
朱丽丽, 吴新虎, 赵勤, 赵改青, 王晓波
2016, 36(4):510-519. doi: 10.16078/j.tribology.2016.04.016
[摘要](549) [PDF 34810KB](242)
摘要:
合成了两种膦酸酯类离子液体, 用作三羟甲基丙烷(TMP)与油酸(OA)的酯化催化剂合成三羟甲基丙烷三油酸酯(TMPTO). 结果表明: 这两种离子液体均具有一定的催化活性和较高的产物(二酯和三酯)选择性. 反应结束后, 离子液体催化剂可完全溶于产物TMPTO中, 在微动摩擦磨损试验机SRV-IV上评价其作为钢/钢摩擦副润滑油减摩抗磨添加剂的高温摩擦学性能; 结果表明所合成的磷酸酯离子液体具有优异的减摩抗磨性能. 采用扫描电子显微镜(SEM)及X射线光电子能谱仪(XPS)对磨斑表面进行了分析, 结果表明所合成的膦酸酯类离子液体在高温下均表现出优异的摩擦学性能, 源于膦酸酯类离子液体与金属基底发生了摩擦化学反应并形成了摩擦化学反应膜从而使该离子液体表现出优异的摩擦学性能.

混合润滑理论模型进化与工程应用
王悦昶, 刘莹, 黄伟峰, 郭飞, 王玉明
2016, 36(4):520-530. doi: 10.16078/j.tribology.2016.04.017
[摘要](794) [PDF 373KB](736)
摘要:
混合润滑问题自提出以来, 其相关分析理论已经获得了长足的发展, 并呈现出精细化、多样化等特征. 本文作者在系统梳理混合润滑理论分析研究历程及其工程应用背景的基础上, 综述了现阶段已有混合润滑理论模型特点, 分析指出混合润滑理论研究的热点和发展方向. 同时归纳出一种多维度工程混合润滑问题理论分析模型的选择思路, 并依据若干典型工程润滑问题进行了阐释.

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