基于红外成像仪的电梯制动器温升检测技术研究

电梯制动器制动轮与制动闸瓦之间产生摩擦时会产生热量,引起制动轮表面的温度上升。本文利用红外成像仪非接触测量、响应快等特点实现对电梯制动轮温升检测,并通过现场实验测量了电梯正常运行、紧急制动及带闸运行时的制动器及其制动轮的温度分布及温度变化,可有效监测制动器是否带闸运行。     

石油钻机盘式刹车块材料的磨损机制研究

为提高深井石油钻机盘式刹车副的摩擦磨损性能和使用寿命,研制开发了一种性能优良的无石棉盘式刹车块摩擦材料,通过变温摩擦磨损性能实验,并利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDAX)对刹车块磨损表面的形貌及元素成分进行分析,揭示了刹车块材料的摩擦学行为和磨损机制.结果表明,在磨损初期,刹车盘摩擦表面硬质凸峰对刹车块表面进行犁削;随着摩擦温度的升高,摩擦表面开始软化和膨胀,同时出现了氧化磨损;在高温磨损阶段,刹车块摩擦表面受摩擦热的严重影响,产生明显的软化和塑性流动,抗剪切的能力变弱,粘着磨损增强,同时刹车块中粘结剂的热分解作用增强,使各组分因失去胶粘作用而脱落,有机纤维处于流动状态,并产生明显的拉拔、剪切以及有机物的碳化、氧化现象.此外,在摩擦过程中,有机物的热裂解、热氧化、碳化、环化等作用,使摩擦表面层留下洞穴或裂纹,从而产生疲劳磨损.     

机械密封粗糙端面温度分布研究

本文建立了混合摩擦状态下双端面机械密封端面温度分布的计算模型，用数值方法计算分析了闭合力、锥度、表面纹理等因素对端面温度分布的影响；提出了通过控制闭合力以控制端面温度的设想。     

石棉摩擦材料/钢摩擦副许用温度的试验研究

本文通过实验,分析了石棉摩擦材料／钢组成的制动摩擦副的摩擦系数温度特性和磨损温度特性,提出了石棉／钢摩擦制动副失效温度判据和摩擦材料许用温度的概念,建立了用温度表示的刹车装置摩擦副的许用条件,并测定出几种常用石棉刹车块的计用温度值。     

铸铁-硬质合金钢的刹车力矩性能

对某型无人机盘式刹车机轮进行铸铁-硬质合金钢材料的刹车力矩试验,在材料能满足耐接触摩擦面瞬时最高温度和无人机的经济适用性条件下,通过试验数据分析证明HT250(退火)-30Cr Mn Si A(退火)摩擦偶材料刹车性能良好,满足刹车机轮的设计使用性能指标。     

粉末冶金闸瓦主要制动参数的仿真计算研究

采用热-机耦合方法,利用Marc软件,在经过准确性验证的粉末冶金闸瓦踏面制动计算模型上,专门针对粉末冶金闸瓦的主要制动参数摩擦体脱落面积和不同初始制动速度下闸瓦摩擦系数变化偏差范围(±0.04或±0.03)对制动试验结果的影响进行了验证性的仿真计算研究.仿真计算结果表明,闸瓦摩擦体脱落10%,车轮踏面最高温度增加52℃,制动距离未发生明显变化;不同初始制动速度下闸瓦摩擦系数变化偏差范围对车轮踏面的最高温度和制动距离影响较小,偏差范围设置合理.     

汽车盘式刹车机构的模态与热力耦合分析

汽车盘式刹车机构在刹车片与刹车盘表面接触摩擦制动时导致刹车片发生振动,当刹车片振动频率与材料固有频率接近时,易导致片体结构暗裂崩溃。不同材料的刹车片的固有频率、与刹车盘摩擦作用产生的温度场、热力场各不相同。通过对不同的材料参数下刹车片的模态分析研究,使用Abaqus对刹车机构做显式动力学热力耦合分析;对输出的刹车片固有频率和刹车盘节点温度、位移、热应力等结果值进行对比,数据显示在刹车制动过程中复合材料的刹车片在避免共振、提高制动性能方面均要优于半金属材料。综合分析求解的结果在提高刹车制动机构的安全性与制动效能上有较大参考价值。     

提升机盘形制动器闸瓦材料摩擦性能实验研究

用XDZ-A型摩擦材料制样机将石棉闸瓦材料制备成试验所需的标准试样,用X-DM型调压变速摩擦试验机模拟实际工况,对标准试样开展不同正压力、不同滑动速度和多种温度下的组合实验,全面研究了石棉闸瓦材料与16Mn钢摩擦盘对磨的摩擦学特性。实验结果表明:随着正压力、滑动速度和温度的变化,闸瓦材料摩擦因数均发生变化;摩擦因数随正压力的升高而增大,随滑动速度的增加而减小,但滑动速度对摩擦因数的影响大于正压力的影响;摩擦因数随温度的升高而减小,在200℃左右,摩擦因数下降比较明显。     

烧结温度对铁基粉末冶金航空刹车材料摩擦磨损性能的影响

研究了不同烧结温度(900,930,950,980,1020℃)对飞机铁基粉末冶金刹车材料材料显微组织、致密化和摩擦磨损性能的影响。借助于材料组织结构、摩擦试验后的材料表面观察及理论分析,阐述了材料组织结构及摩擦磨损变化的机制。结果表明:900℃的试样由于烧结不够充分,材料密度较低,珠光体的数量较少,硬度低,耐磨性差,经过摩擦试验后,摩擦材料表面大面积剥落和点蚀比较严重,材料磨损量较大,磨屑以大块状及条状为主;930℃试样的材料密度增加,珠光体数量增加,硬度及耐磨性增加,经摩擦试验后,试样表面比较光滑,但仍有大量的点状剥落,材料磨损量较900℃的试样有所降低;当烧结温度由950℃升高至1020℃时,由于原子扩散的加剧,材料的基体具有足够强度,珠光体的数量显著增加,显著提高了材料的耐磨性,经摩擦试验后,材料表面生成了完整的氧化膜,材料的磨损量变化不大,相对于950℃和980℃的试样而言,1020℃时的材料摩擦表面出现更少的点状脱落并形成了多层叠加的工作层。     

机械密封端面温度简化计算模型

分析了混合摩擦状态下双端面机械密封的传热特点，建立了端面温度分布的简化计算模型，并用数值方法计算和分析了闭合力、锥度、表面纹理等因素对端面温度分布的影响。     

二维轴对称摩擦制动器瞬态热弹性失稳的研究

提出考虑摩擦层闸片厚度的影响,建立二维轴对称摩擦制动器热弹性失稳的数学模型。基于扰动分析法,推导摩擦副的温度场扰动以及不同热点分布模式下的热特征平衡方程。研究临界速度和扰动增长系数的变化规律。计算摩擦面瞬态名义温度随制动时间的变化关系。分析和比较不同摩擦副厚度比、热导率、弹性模量、比热容以及热膨胀系数对系统稳定性的影响。结果表明,当热点呈反对称分布时,系统发生热弹性失稳时所需的最低临界速度远低于对称分布模式,临界速度随扰动频率的增加呈先减小后增加的变化趋势。不同扰动频率对应的扰动增长系数随滑动速度近似呈线性增加,最低临界扰动频率对应的扰动增长系数最大。当扰动频率低于临界扰动值时,温度随扰动频率的增加而增加,反之,则降低。增加摩擦副的厚度、摩擦层闸片的热导率和比热容以及减小滑动层制动盘的热导率和热膨胀系数和摩擦层闸片的弹性模量均可以提高滑动摩擦系统的稳定性。     

干摩擦机械密封端面材料配对性能的台架试验研究

为了研究密封端面材料配对对干摩擦机械密封性能的影响,使用自主设计研发的干摩擦机械密封试验系统,选择浸锑石墨、浸树脂石墨,分别与38CrMoAlA(不喷涂)、38CrMoAlA(表面喷涂Cr 2O 3)、40CrNiMoA(表面喷涂Cr 2O 3)3种典型的材料配对进行干摩擦和磨损试验,并对端面温升、磨损率、摩擦功耗和泄漏率等试验结果进行对比分析。结果表明:在干摩擦状态下,对于不同材料配对,摩擦磨损规律显示出了多元性;在6组端面配对中,浸锑石墨与38CrMoAlA(表面喷涂Cr 2O 3)配对性能最佳,浸金属石墨更适用于极端工况,摩擦磨损性能更佳,但浸树脂石墨材料密封性能更好,泄漏率更小;动环表面喷涂材料可有效提高动环表明硬度,优化表面结构,改善动环摩擦磨损性能和密封性能;动环基体材料对配对性能影响不可忽视,导热效果好、线膨胀系数低的材料可降低端面温度。     

制动过程中闸片材料与制动盘温度关系试验研究

为探讨碳/陶制动盘与不同闸片材料的匹配性,对碳/陶制动盘分别与碳/陶复合闸片、铜基粉末冶金闸片和铁基粉末冶金闸片组成的摩擦副进行制动试验,研究了在制动过程中盘面各点瞬时温度、最高温度、闸片温度与制动工况的关系。结果表明：碳/陶制动盘与碳/陶复合闸片摩擦副温度及温度梯度均高于其他2种摩擦副,其温度梯度在低速制动时随压力的增加而明显增加,当制动速度较高时,温度梯度并没有随压力的增加而增加;对于碳/陶制动盘与铜基和铁基粉末冶金闸片摩擦副,随制动速度和压力的提高,盘面温度梯度变化不明显。原因在于材料导热性和起始摩擦因数决定了盘面的散热能力和制动功率,碳/陶制动盘与碳/陶复合闸片摩擦副因较高的起始摩擦因数以及较低的导热性,其制动功率高和散热能力低,导致盘面温度持续升高。     

基于ABAQUS的PDC钻头切削齿温度场分析与仿真

基于有限元分析软件ABAQUS的Drucker-Prager材料模型以及破坏准则,模拟PDC钻头切削齿在切削过程中的温度场,并讨论在切削过程中摩擦产生的热在切削齿后倾角的温度分布和磨损平面的温度分布情况。仿真分析结果能真实地表明在切削齿与岩石作用过程中的温度场、应力场的分布情况,为以后PDC钻头的设计提供有效的依据。     

空间相机碳纤维桁架导热增强设计

由于空间相机桁架结构常用的碳纤维复合材料热导率较低,从而导致结构内部易形成较大温度梯度。本文提出通过在碳纤维复合材料表面附着铜网和粘贴铝膜,以实现某空间相机桁架结构的导热增强设计。首先,建立了碳纤维复合材料热导率模型。然后,针对碳纤维复合材料平板表面附着铜网/粘贴铝膜的结构特点,建立了平板的传热模型,并对未经处理的碳纤维复合材料平板以及在其表面分别粘贴0.05mm和0.5mm铝膜、附着等效直径为0.08mm铜网4种不同状态进行了热分析。接着,通过试验测试获得了不同状态平板结构的等效热导率。试验结果表明,表面附着铜网/粘贴铝膜可以使面内等效热导率得到不同程度的改善。其中,在碳纤维复合材料平板表面粘贴0.5mm铝膜效果最好,其可使结构的等效热导率提升至41.3 W/(m·K)。最后,根据试验所得结构等效热导率,对某空间相机碳纤维桁架进行了热设计。桁架结构热分析结果表明,单根桁架杆的轴向温差已由6.8℃减小为0.8℃,桁架结构温度均匀性得到显著改善。     

基础油中金刚石纳米颗粒润滑性能和导热性能的分子动力学分析*

为了研究纳米颗粒对基础油液热导率的影响,在基础油蓖麻油酸中加入不同体积分数和粒径的纳米金刚石颗粒,采用LAMMPS和分子动力学的研究方法,对粒子数密度以及粒子的径向分布规律、导热系数进行研究。结果表明:加入纳米颗粒的纳米流体的热物理性质受到多方面的影响,其中包括纳米颗粒体积分数及粒径等;随纳米粒子体积分数的提高纳米流体的热导率呈近似线性增加,随着纳米粒子粒径的减小,纳米粒子润滑膜的承载能力增强。纳米润滑膜能承受很高的外界冲击力,这有助于减小两作用面之间的摩擦,减小表面磨损;加入纳米颗粒的润滑油会减小摩擦副之间的摩擦和增强散热,提高热导率。     

NBR Powder Modified Phenolic Resin Composite: Influence of Graphite on Tribological and Thermal Properties

The incorporation of graphite as a solid lubricant in the formulation of brake friction material is well-recognized practice. However, achieving the desired level of performances using graphite is still a significant challenge, due to difficulty in dispersion and loading of graphite in composite materials. The present investigation was aimed at identifying the effect of graphite loading on the tribological and thermal properties of a composite made from phenolic resin modified with powdered acrylonitrile butadiene rubber (NBR). Five composites were prepared with different proportions of graphite (0–40 phr) to the phenolic resin. Thermogravimetric analysis (TGA) and thermal conductivity measurements were carried out to demonstrate the thermal stability and thermal conductivity behaviors. Both the thermal stability and thermal conductivity were found to increase with an increase in graphite content. On the other hand, the tribological properties were found to be optimum at a definite loading of graphite (30 phr). The change in surface morphology of these composites was studied before and after the friction test and correlated with the tribological properties. This investigation provides guidelines for achieving a high-performance composite using graphite for brake friction materials.     

油泵用机械密封摩擦副界面热-结构耦合分析

以热-结构耦合数值计算理论为基础,同时施加温度和力载荷边界条件,对处于高速、高压等高参数极端工况热油泵用波纹管机械密封装置摩擦副界面进行了热-结构耦合数值建模与计算分析。研究了密封环摩擦副界面的温度场特点及温度、热应力分布规律,分析了密封环在温度载荷和力载荷耦合作用下密封环的变形情况。结果表明:最高温度产生在摩擦副内径处,最大热变形在摩擦副外径处;动静环配对材料的导热系数越大,产生的最高温度就越小;在摩擦副的外径侧产生的变形有利于形成收敛型间隙。     

湿式摩擦离合器摩擦片油槽对瞬态传热的影响

计算了湿式摩擦离合器摩擦片的热流密度和对流换热系数,建立了考虑油槽结构的摩擦片三维瞬态热传导有限元模型.借助ANSYS软件,分析了不同油槽宽度摩擦片的瞬态温度场,给出了摩擦片最高温度随时间的变化曲线和径向温度分布规律.结果表明,摩擦片最高温度出现在结合时间段中间附近,随油槽宽度增加摩擦片最高温度略有降低;由于油槽的影响,摩擦片径向温度呈阶跃分布,结合完成后摩擦片表面出现椭圆形热斑.     

Determining cutting parameters in wire EDM based on workpiece surface temperature distribution

The material removal process in wire electrical discharge machining (WEDM) may result in work-piece surface damage due to the material thermal properties and the cutting parameters such as varying on-time pulses, open circuit voltage, machine cutting speed, and dielectric fluid pressure. A finite element method (FEM) program was developed to model temperature distribution in the workpiece under the conditions of different cutting parameters. The thermal parameters of low carbon steel (AISI4340) were selected to conduct this simulation. The thickness of the temperature affected layers for different cutting parameters was computed based on a critical temperature value. Through minimizing the thickness of the temperature affected layers and satisfying a certain cutting speed, a set of the cutting process parameters were determined for workpiece manufacture. On the other hand, the experimental investigation of the effects of cutting parameters on the thickness of the AISI4340 workpiece surface layers in WEDM was used to validate the simulation results. This study is helpful for developing advanced control strategies to enhance the complex contouring capabilities and machining rate while avoiding harmful surface damage.