磨损间隙调整式环块摩擦试验机的研制

为了优选橡胶材料和掌握其摩擦磨损机制,以提高橡胶衬套材料的耐磨性和液体介质输送设备的使用寿命,研制一台磨损间隙调整式环块摩擦试验机。该试验机可通过加载机构可实现对橡胶试块的垂直加载或橡胶试块与摩擦环之间的间隙调整,并可实现干摩擦和含固体颗粒黏稠液体介质润滑下金属摩擦环与橡胶之间的摩擦磨损试验。利用该试验机对丁腈橡胶在不同磨损间隙下的摩擦磨损性能进行测试。试验结果表明,该试验机在过盈配合及不同磨损间隙下均具有较高的试验精度。     

SHPB中借助气动同步装置实现材料高温高应变率测试的可靠性分析

对于不同环境试验温度,针对冷杆与高温试样接触时间问题,采用ABAQUS商用软件系统的模拟了在不同接触时间内高温试样、加载杆的热传导与分布,然后对SHPB中高温高应变率气动同步机构试验方法,利用激光测速技术测试了高温试样与冷加载杆在加载前和过程中可实现的接触时间,对气动同步机构的可靠性和试验测试的有效性进行了分析。结果表明,当接触时间超过约200 ms,高温试样的温度会下降超过约10%;在1 200℃时,接触时间超过500 ms,加载杆端中心温度超过金属杆允许温度约250℃;通过精细调整,本文介绍的高温高应变率SHPB试验气动同步机构可实现10 ms量级的冷杆与高温试样的接触时间,试验验证高温高应变率测试方法具有可信性。     

加载系统刚度对第三轨受电摩擦磨损特性的影响

在CETRUMT-2摩擦磨损实验机上,用自行设计的夹具,研究了加载系统支撑刚度对地铁第三轨与受电靴摩擦副之间的载流摩擦磨损特性的影响,测量了法向力随时间的变化、摩擦因数以及受电靴的磨损质量损失,观察了试样磨损表面,分析了加载系统的支撑刚度与载流摩擦磨损特性之间的关系。结果表明:不同支撑刚度条件下,随着法向载荷降低,载荷振幅均增大,电弧烧蚀导致材料损失增加;弹性支撑改变了加载系统的振动特性,使得载荷振幅和磨损质量损失总体上较刚性加载时小;为保证第三轨系统良好的受流,应选择合适的加载范围和一定刚度的加载系统,降低电弧烧蚀带来的材料损失,延长摩擦副的使用寿命。     

一种新型关节轴承寿命-扭矩试验装置的研制

本试验机主要用于检测关节轴承的寿命、磨损量及摩擦扭矩。本机最大特点在于用双力传感器结构来进行扭矩测量,这一结构克服了传统扭矩传感器测量轴承扭矩时的误差。本机能对试样实现径向加载及使试样内圈作摆动动作,径向载荷通过杠杆弹簧机构施加,摆动动作通过曲柄摇杆机构施加。扭矩和扭角由双力传感器和角度传感器分别测量,本机可手动进行摆角的角度调整。     

塑性测压法试样的标定装置及其校准技术研究

提出了一种在塑性测压中对铜柱(球)施加准确力及对加载装置进行校准的新技术方法,它采用加载和平衡双杠杆工作系统,利用可变位置的移动砝码,通过微机自动控制砝码的位置实现自动精密加载.建立了力学模型,进行了理论分析,设计制造了加载装置,并进行了铜柱试样加载、传感器检测等实验研究.论述了自动加载过程中平衡与校准的技术方法问题.新技术方法精度高,可达0.01级;效率高,约20s/级;零点自然平衡;传感器安装位置不敏感;可实现自我校准;工作可靠、数据可信,基本免维护;操作简单.     

基于试验数据的滑动摩擦温度场仿真方法研究

建立摩擦温度场的理论计算模型,根据实时变化的摩擦因数,采用三种不同的加载过程对摩擦温度场进行仿真计算,探讨了摩擦热的产生及传导过程。试验及仿真结果表明,热流率平均加载不能体现摩擦过程中摩擦因数的变化对摩擦温度的影响,仿真时考虑接触位置的旋转半径及摩擦因数的实时变化能更准确地反映实际的摩擦温度变化。热量产生后由接触区域向四周扩散,下试样的温度梯度在接触区域正下方达到最大;同样的试验条件下,由于下试样材料热物理性质具有差异性,从而使得热传导率越高的下试样分配的热量越多,且其温度分布越均匀。      

摩擦发光探测装置研制

为进一步研究固体材料在机械压力作用下产生的发光现象及机制,自行研制一套摩擦发光探测装置。该装置由机械系统、控制系统和测量系统三部分组成,可实现不同转速、不同载荷、不同摩擦副下的摩擦发光光强和光谱的探测。通过测量不同转速、不同载荷以及不同摩擦副下的摩擦发光实验,发现重复多次测量,实验结果数据稳定且有一定规律性,证明了摩擦发光探测装置的可行性。     

基于LuGre模型的转子压缩机滑片-滑槽运动副摩擦力测试

为研究转子压缩机滑片-滑槽运动副的摩擦特性,根据LuGre摩擦模型的建模方法和该运动副的运行特点及工况特点,设计并搭建了滑片-滑槽等效摩擦力测试系统,分析了该系统的摩擦力跃动现象、数据采集区域和摩擦力测量的重复性问题,并进行了摩擦力测试实验。结果表明：该摩擦力测试系统可以根据压缩机的实际工况,对滑片均匀加载相应的正压力FH,并能实现不同匀速直线运动下的摩擦力测量;可以有效消除低速润滑不均匀导致的摩擦力跃动现象;通过润滑初始化可以较准确地获得基于滑片速度变化的摩擦力表达曲线。实验结果与数值计算结果吻合,从而为正确辨识LuGre摩擦模型的参数提供了实验依据。     

环一块摩擦磨损试验机设计研究

在滚动摩擦磨损实验技术中,摩擦系数和摩擦力是影响摩擦的重要参数,为了测量环块摩擦的特性本文设计了环块摩擦磨损试验机。本试验机中负荷模块可以实现对摩擦系数的测量试验,减小了体积;机械传动部件简单,降低了润滑剂的使用;采用闭环反馈响应系统,运动精度和测量精度都得到了提高;采用单片机编程技术对摩擦后的反馈信号进行实时采集;该试验机能够在低温环境下运行;试样夹紧装置结构简单,为实验试样的装卸提供了方便;并按照标准选则装配零件和按标准绘出了机构装配图。     

机器人关节力矩标定实验平台的设计与研究

为了实现对机器人关节输出力矩的测量与标定,设计了一套可实现静动态加载的机器人关节输出力矩标定平台。该实验平台利用减速器的杠杆作用实现了磁粉制动器小负载力矩的放大,拓宽了实验平台的标定范围;利用磁粉制动器的电可控输出特性,实现了实验平台的动态负载加载;基于MATLAB对实验数据进行了分析与处理。通过对实验平台样机的研制与实验,实验结果表明,机器人关节输出力矩标定实验平台能够实现针对机器人关节输出力矩的静动态标定。     

一种塑制汽车离合器泵的旋转摩擦焊接工艺参数的设计方法

针对一种塑制汽车离合器总泵的上下泵体在旋转摩擦焊接工艺中焊接参数难以确定的问题,提出了一种基于旋转摩擦焊接温度的焊接参数设计方法。通过二次正交回归试验设计,采用响应曲面法,建立了由主轴主轴转速、熔接压力和旋转圈数3个焊接参数在旋转焊接时摩擦面温度的预测模型;运用差示扫描量热法获得离合器泵体材料的熔点;在分析摩擦面温度与3个焊接工艺参数的二阶响应曲面图的基础上,结合摩擦面温度的预测模型,建立了焊接参数的关联耦合模型;依据该模型即可设计合理的焊接工艺参数。通过对焊接件焊接强度的评价,验证了焊接参数设计方法的合理性。离合器泵焊接量产的合格率达95%以上,证明了该焊接参数设计方法的可行性。     

SIMOTION D435在搅拌摩擦焊接机中的应用

针对目前我国搅拌摩擦焊设备的自主研发水平不高,大部分只能焊接一维直线或者无法恒压力控制的问题,设计了一套既能焊接二维曲线又可恒压力控制的搅拌摩擦焊设备.通过对搅拌摩擦焊接的焊接原理和控制要素的分析,在综合比较了各种控制方案后,选用了以SIMOTION D435为核心的控制方案;在对所需功能进行分析的基础上,控制程序采用模块式的编程方法,综合运用LAD语言和MCC语言,实现了搅拌摩擦焊接时的二维轨迹插补和压力PID控制,并对压力的控制精度和进给轴的定位精度进行了实验分析.研究结果表明,该系统运行稳定,压力控制精度高,适合于铝合金、镁合金等轻合金的二维平面的搅拌摩擦焊接.     

导弹滑行出箱过程中颤动现象的建模与分析

为了深入研究导弹在发射箱内滑行产生的颤动现象,建立了基于Stribeck摩擦模型的质量块-传输带干摩擦动力学模型,利用静、动摩擦转换时摩擦力降落引起的负阻尼力激发系统的自激颤动现象。通过对运动方程进行稳定性分析,得到平衡点失去渐进稳定特性并产生自激颤动的临界速度。利用数值方法求解常微分方程得到相平面内的相轨迹,仿真证明系统存在稳定的极限环、发生了自激颤动。通过试验曲线与仿真曲线的对比,阐明了导弹发动机燃气喷流、发射箱内燃气绕流和发射车底盘振动等强干扰因素对不稳定周期运动的影响。最后,给出了工程上切实可行的摩擦控制、颤动抑制的方法,这对地面箱/轨式发射导弹具有较大的参考价值。     

无油润滑涡旋压缩机自润滑的研究

无油润滑涡旋压缩机工作过程中相对运动的工作表面因摩擦而产生了功率损失,同时局部造成大量气体介质的泄漏,严重影响了工作性能。通过分析无油润滑涡旋压缩机的工作过程,针对各摩擦部位的特点,提出涡旋齿端面、支架体端面的磨合面加由自润滑材料制成的密封条,防自转机构的摩擦副的运动由直线式改为旋转式,同时曲轴的轴承采用自润滑形式等实现无油自润滑的技术关键。结果表明:密封条可以实现对运动表面的密封、润滑功能,防自传机构旋转式摩擦副降低了实现自润滑的技术难度,自润滑轴承工作性能优良,经济可靠,这些技术可以实现无油润滑涡旋压缩机的自润滑。     

结肠摩擦因数的测试研究

为了给人体介入式医疗器械的运动控制提供理论依据，测试了不同材料、不同表面状况的试样与猪结肠的摩擦特性。试块由电动机牵引，通过牵引力与电枢电流的标定关系来测量摩擦力，通过加载砝码来改变正压力。使用NI-6008USB数据采集器，在Labview软件平台上实现测试控制与数据处理。使用了铝、铜2种材料，每种材料的试块分为平面、圆弧表面、锯齿表面和三角表面4种，共8种试块。测试结果表明：猪结肠对铝、铜2种材料的摩擦因数在Q24-0．71之间；对同一种材料试块来说，表面形状对摩擦因数影响较大，从平面、圆面、直齿面到三角面摩擦因数逐渐增大；对同一种表面形状来说，铝试块比铜试块的摩擦因数要略大。     

汽车发动机机油添加剂减摩节能效果的试验研究

本文通过对汽车发动机缸套与活塞环摩擦副试样在机油中含与不含添加剂的润滑条件下进行静摩擦系数测定与快速磨损试验以及发动机台架负荷特性对比试验，探讨了车用发动机机油添加剂的减摩节能效果。     

Synthesized multi-station tribo-test system for bio-tribological evaluation in vitro

Tribological tests play an important role on the evaluation of long-term bio-tribological performances of prosthetic materials for commercial fabrication. Those tests focus on the motion simulation of a real joint in vitro with only normal loads and constant velocities, which are far from the real friction behavior of human joints characterized with variable loads and multiple directions. In order to accurately obtain the bio-tribological performances of artificial joint materials, a tribological tester with a miniature four-station tribological system is proposed with four distinctive features. Firstly, comparability and repeatability of a test are ensured by four equal stations of the tester. Secondly, cross-linked scratch between tribo-pairs of human joints can be simulated by using a gear-rack meshing mechanism to produce composite motions. With this mechanism, the friction tracks can be designed by varying reciprocating and rotating speeds. Thirdly, variable loading system is realized by using a ball-screw mechanism driven by a stepper motor, by which loads under different gaits during walking are simulated. Fourthly, dynamic friction force and normal load can be measured simultaneously. The verifications of the performances of the developed tester show that the variable frictional tracks can produce different wear debris compared with one-directional tracks, and the accuracy of loading and friction force is within±5%. Thus the high consistency among different stations can be obtained. Practically, the proposed tester system could provide more comprehensive and accurate bio-tribological evaluations for prosthetic materials.     

极端工况下不同水润滑轴承材料摩擦磨损性能对比研究

在干摩擦工况下模拟水润滑膜严重破坏的极端情况,研究未经改性聚四氟乙烯(PTFE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)和聚醚醚酮(PEEK)3种材料在不同转速和载荷下的摩擦磨损性能。结果表明:干摩擦工况下UHMWPE材料具有优异的耐磨性和良好的自润滑性能,压力对摩擦因数影响比转速大;PTFE材料具有稳定的摩擦因数,压力和转速对摩擦因数影响明显,耐磨性较差;PEEK材料摩擦因数较大,且相对容易受转速和压力变化的影响,但具有良好的耐磨性能。综合分析,在极端工况下UHMWPE的适应能力最好,PEEK次之, PTFE最差。     

载流条件下铬青铜/3D碳/碳复合材料摩擦副的摩擦磨损性能

以3D碳/碳复合材料为销试样、铬青铜QCr0.5为盘试样进行了载流条件下的干滑动摩擦磨损试验。通过对有、无电流条件下销试样磨损量大小和摩擦因数影响度的比较,以及对销试样摩擦表面进行的微观形貌分析,结果表明,电流对铬青铜/3D碳/碳复合材料摩擦副的干摩擦行为具有显著的影响,并且由于电场、摩擦热、电弧热的共同作用,在销试样表层发生了磨粒磨损和氧化磨损。     

盘式制动器摩擦材料摩擦性能试验研究

制动器摩擦性能的好坏直接影响到行驶车辆的安全性,其性能的降低会威胁到驾驶人员的人身安全.本文利用惯性台架模拟汽车行驶时具有的动能,在不同的工况下进行制动试验,通过对摩擦副间摩擦力及其表面温度的测量,分析不同工况对摩擦材料性能的影响(摩擦系数),试验结果可为摩擦材料的设计、制造工艺的调整提供可靠的理论依据.