UHMWPE人造表面织构摩擦学研究

由于表面形貌的摩擦学效应,可以使用人造表面织构对摩擦表面进行表面改性,以提高表面的相关性能.本文使用采用用照相制版电铸方法制作模板,压铸成型了两种不同直径和分布规律的UHMWPE试样表面,通过和常规车加工试样表面的对比试验,研究了人造表面织构对UHMWPE摩擦学性能的影响.试验结果显示人造表面织构可以减小UHMWPE摩擦副的摩擦系数,相关仿真研究显示人造表面织构改善了UHMWPE摩擦副接触界面上的热传导.     

微沟槽织构设计对PDMS表面黏-滑摩擦学行为的影响

“黏-滑”现象是软材料表面摩擦学行为典型的特征,易诱发机械系统的振动与噪音等问题. 本文中采用激光加工技术在PDMS (Polydimethylsiloxane,聚二甲基硅氧烷)表面加工了沟槽状织构阵列,研究不同参数织构设计对软材料表面“黏-滑”摩擦行为的影响. 结果表明沟槽织构可以有效抑制软材料表面“黏-滑”行为,降低界面摩擦阻力,但沟槽的作用效能依赖于其倾斜角设计. 此外,界面滑动速度和沟槽织构宽度也是影响表面摩擦学行为的主要因素.     

凸轮材料的表面强化及其摩擦学特性

研究了汽车用铁基烧结凸轮材料在3种表面处理状态下(烧结态、激光表面淬火和高频感应淬火)的显微组织、显微硬度及其摩擦学特性。研究结果表明:经2种表面淬火后,材料的表面得到一均匀的硬化层,其组织为细针状的马氏体组织,材料表面的耐磨性和摩擦系数得到了显著的改善。激光淬火凸轮材料的表面摩擦学特性略优于高频淬火凸轮材料。在本试验参数范围内,随着试验载荷的提高,激光淬火铁基烧结凸轮材料的磨损机制发生转变,由轻微氧化磨损和磨粒磨损机制转化为严重氧化磨损、磨粒磨损和剥层磨损机制。     

TC4钛合金表面微织构干摩擦特性

为改善TC4钛合金表面摩擦学性能,采用皮秒紫外激光技术在TC4钛合金表面加工了3种形状的微织构。使用多功能摩擦磨损试验机研究了织构化TC4钛合金在多接触条件下的摩擦学特性,并采用显微硬度仪、扫描电镜、激光共聚焦显微镜对织构化TC4钛合金的表面硬度、表面粗糙度、磨痕三维轮廓和磨痕形貌等进行分析。结果表明,织构化TC4表面硬度提升约60%,其中三角形凹坑织构表面综合硬度最高;微织构能有效降低TC4表面接触过程的摩擦系数,其中圆形与矩形织构摩擦系数最低,较无织构表面减少约10%;微织构能捕获磨屑,减少磨粒磨损,提高耐磨性能,相同接触条件下,织构化试样磨损量减少了50%;当载荷一定时,速度增加可使织构化TC4表面摩擦系数降低;当摩擦速度一定时,载荷降低可导致织构化TC4表面摩擦系数降低。本研究可为提升钛合金表面摩擦学性能提供研究思路,减少钛合金因摩擦磨损造成的损失与事故。     

纳米烟炱颗粒作为添加剂在激光刻蚀织构表面 的摩擦学性能研究

通过激光刻蚀法制备不同织构表面,在UTM-2摩擦磨损试验机,采用球-面接触方式往复运动,考察了纳米烟炱颗粒作为润滑油添加剂的摩擦磨损性能。借助高分辨透射电镜、三维轮廓仪、扫描电镜和拉曼光谱仪等测试设备,分析了其纳米烟炱颗粒在织构表面的摩擦学机理。结果表明: 部分织构会增加摩擦系数,但磨损率却显著减小;织构的面积率越高,抗磨性能越优异。纳米烟炱颗粒加入后,试样的磨损明显减轻,这归因于烟炱颗粒的自润滑性能以及织构微坑储存纳米颗粒、润滑油的功能。表面织构与纳米烟炱颗粒的共同耦合作用展现出了优异的抗磨减摩性能。     

不同密度的微凹波纹表面织构的摩擦特性

为研究不同密度的微凹波纹表面织构的摩擦特性,首先利用激光表面织构技术,对轴承钢试样表面进行微凹波纹织构化处理;其次采用销-盘摩擦副接触方式,在常温、常压及液体润滑的条件下,对不同密度的微凹波纹表面织构进行摩擦试验;最后借助扫描电子显微镜观察其表面形貌,并利用Stribeck曲线分析在不同实验条件下不同密度的微凹波纹织构表面的摩擦特性.结果表明:在一定转速范围内,微凹波纹表面织构的减摩效果随压力的增加而提高,摩擦系数值随着微凹波纹密度的增加而降低,其中密度为22.37%的微凹波纹织构的减摩效果最好.     

表面织构对高速插针机构导轨的表面摩擦性能影响

以插针机中具有表面织构的导轨摩擦副为研究对象,考虑表面粗糙度、载荷波动、速度变化、时变油膜挤压效应等因素,分析表面织构对其摩擦性能的影响。应用计算机模拟生成具有自相关函数的粗糙表面,将Greenwood和Tipp建立的粗糙度接触模型以及Patir和Cheng修正后的平均油膜流体润滑模型耦合构建混合摩擦模型,通过MATLAB软件计算出凸轮的1个转动周期内的每个时刻的油膜压力、微凸体压力、油膜厚度。分析了混合润滑阶段摩擦副的油膜压力分布特点,以及织构数量、表面粗糙度、表面织构尺寸参数对摩擦副润滑特性的影响。结果表明：当底座摩擦副粗糙度方差增大时,油膜压力随之减小;微型凹坑半径取60μm,面积占有比取40%,微型凹坑深度取5μm时摩擦副取得最优润滑效果。     

表面织构参数对径向轴承流体动力润滑特性的影响

为研究表面织构参数对径向滑动轴承流体动力润滑特性的影响,建立了基于经典雷诺方程的表面织构润滑计算模型,设计了具有不同分布位置和几何参数的长方体形状的表面织构,在施加雷诺边界条件的情况下使用有限差分法求解雷诺方程,分析了织构参数对轴承静态特性的影响作用,其静特性参数包括偏心率、偏位角、最大油膜压力、最小油膜厚度、摩擦力及轴承两侧泄油量。数值计算的结果表明:表面织构可以明显改变油膜压力的分布情况,尤其当织构分布在压力下降区和最大压力附近时;与光滑轴承相比,油膜的压力分布有显著的变化,通常分布在轴承上游的织构,可以使油膜压力的峰值增大。此外,织构在轴承表面的分布位置对轴承的其他静态特性有着不同的影响。     

织构化钛合金表面MoS2薄膜的制备及其微动摩擦学性能研究

钛合金作为1种性能优异的轻金属结构材料,其较差的耐磨性限制了钛合金在摩擦学领域的应用. 本文中通过将表面织构化与固体润滑薄膜相结合在钛合金表面制备了MoS₂复合润滑薄膜,考察了织构参数以及摩擦对偶材料对其微动摩擦学行为的影响. 研究表明：当摩擦对偶为GCr15球时,表面织构化与固体润滑剂相结合能显著减小材料的磨损和延长润滑寿命,织构密度为20%的样品表面容易形成转移膜,润滑寿命最长. 而当摩擦对偶为TC4球时,在相同测试条件下,表面复合结构的抗磨寿命远低于摩擦对偶为GCr15球时的寿命. 摩擦对偶材料影响着复合润滑结构的润滑寿命,表面织构能够起到补充固体润滑剂和捕获磨屑的作用,从而达到抗磨减摩的目的,同时适宜的织构密度能明显延长复合润滑结构的微动寿命.     

阶梯螺旋槽端面密封摩擦学性能数值研究

为进一步提高用于旋转端面密封的对数螺旋槽启停阶段承载力、开启能力及磨损抑制能力,提出了1种新型沿回转方向底部台梯状的阶梯螺旋槽. 建立了螺旋槽端面密封润滑分析模型,结合JFO空化边界条件并利用控制体积法对不同几何参数和工况条件的密封摩擦学性能进行了系统分析,获得了定膜厚时液膜承载力、刚度、空化率和开启速度以及稳态工况定载荷下的膜厚以及摩擦扭矩. 结果表明：变深度的阶梯螺旋槽在相同膜厚和转速的工况下承载能力及液膜刚度均大于对应传统平底螺旋槽,开启速度及空化率均小于对应平底螺旋槽;相同转速和载荷工况下稳定运行时,相较平底螺旋槽,阶梯螺旋槽形成了更大的液膜厚度和较小的摩擦扭矩. 螺旋槽底部引入阶梯产生了额外的Rayleigh轴承效应是阶梯螺旋槽有效提升密封端面承载力和开启能力的主要机理. 在膜厚H₀=1 μm,转速ω=50 r/min的工况下,与承载能力最优的平底螺旋槽对比,阶梯螺旋槽压力峰值提高7.14%,空化率减小93.42%,总承载力提升19.83%.     

Tribological Properties of MoSi2 Against AISI10045 Steel Under Sliding Friction

MoSi2 samples were prepared by a self-propagating high-temperature synthesis （SHS） and a hot-press technique. The sliding friction and wear properties of intermetallic MoSi2 against AISI10045 steel under dry friction and oil lubrication conditions were investigated with a MRH-5A type ring-on-block friction and wear tester. The elemental composition, microstructure and worn surface morphology of the MoSi2 material were observed and analyzed by means of scanning electron microscopy （SEM） and X-ray diffraction （XRD）. The synthetic parameter pv value reflecting friction work, was used to discuss the tribological properties of MoSi2 material. The results show that 1） oil lubrication can obviously improve the tribological properties of MoSi2, 2） the bigger the pv value, the greater the antifriction and the abrasive resistance of MoSi2 under oil lubrication, 3） with an increase in the pv value, the wear mechanism of MoSi2 material under dry sliding friction is the fatigue fracture and adhesive wear and 4） under oil lubrication the wear mechanism is mainly fatigue pitting.     

硅灰石填充双马来酰亚胺/铝滑动副磨损性能

在盘销磨擦磨损试验机上研究了不同用量、粒径的硅灰石填充的双马来酰亚胺复合材料与硬铝的滑动磨损性能。借助于扫描电镜分析,探讨了硅灰石调节双马来酰亚胺磨擦学性能的作用机理。结果表明：随硅灰石的用量增加、粒径减小,双马来酰亚胺和铝环的耐磨性提高,滑动系数减小,硅灰石提高滑动副的耐磨性是因为硅灰石促进了双马来酰亚胺在铝环表面形成牢固的转移膜。     

PLC控制在组合机床动力滑台实验台上的应用

PLC是专为工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置,由于其高可靠性和使用灵活性,PLC控制系统正在大量地替代传统接触器、继电器控制系统。本文介绍了在组合机床动力滑台实验台中用PLC代替传统继电器控制的控制系统设计,然后给出了相应的电气控制原理图和PLC的梯形图程序。     

数控机床的发展及机床改造

由于历史的原因，我国普通加工设备多，数控加工设备少；老设备多，新设备少。许多企业的机床精度差、故障率高。通过机床数控改造使普通机床不仅具有好的加工精度，而且还具有数控机床的功能。     

并联机床平台的加工

针对六轴并联机床定平台和动平台的整体式复杂结构，分析了定平台、动平台加工工艺特点，提出了焊接制作平台毛坯的方法和平台的加工方案，利用Unigraphics（UG）进行平台的辅助加工，包括生成定平台和动平台的三维造型、刀具轨迹编程、后置处理的设定和加工仿真，有效地解决了并联机床平台加工中的数控编程问题．实践证明：实际加工后的整体式定平台和动平台刚度好、精确度高，在并联机床的使用过程中收到了良好效果．     

试论机床的宜人性设计

主要探讨了加工机床宜人性设计的四个方面:造型形态、界面、色彩、表面装饰,并针对塑料回收机的造型提出总的设计思路。     

数控铣床刀具实际轨迹的研究

在进行工件轮廓加工时，若数控机床不具有刀具半径补偿功能，则在编程时确定刀具中心的轨迹较为困难、因此现代机床均具有刀具半径补偿功能．根据检索，目前国内各期刊均简单地说明刀具应进行偏置，对于命令的实际编程没有详细说明．根据实际操作结果及查阅的资料，对具有半径补偿时的刀具中心实际运行轨迹进行归纳，对于理解数控程序及在数控机床上进行工件装夹具有一定好处、     

聚四氟乙烯的摩擦磨损特性及在机床和工程机械上的应用研究

本文通过对聚四氟乙烯机床导轨软带摩擦磨损特性的试验研究,为聚四氟乙烯的使用提供的摩擦磨损性能数据;对聚四氟乙烯作为工程机械摩擦副零部件及其摩擦副的抗磨能力进行了试验研究。最后对其摩擦磨损机理作了分析。     

钛铝自润滑材料微观结构及摩擦学性能

采用真空热压成型工艺制备了48Ti-48Al-2Nb-2Cr/x(38?F2-62?F2)自润滑材料(x=5%,10%,15%,20%),通过高温磨损试验分析了其减摩机理和固体润滑剂成膜机理.固体润滑剂在高温下膨胀,渗出基体表面,在摩擦力作用下逐渐铺展,形成固体润滑薄膜,起到抗摩擦磨损的作用.固体润滑剂体积分数增加10%时,已基本成膜,当达到15%时成膜性最好,同时考察了材料的微观结构和机械性能,结果证明固体润滑剂的增加导致了材料孔隙率的增加和机械性能的下降.