球形摩擦副下天然关节软骨摩擦行为的试验研究

通过对球形摩擦副下关节软骨摩擦行为研究,揭示表面轮廓对软骨摩擦行为的影响。以陶瓷球与软骨为球形摩擦副,在UMT-2型微观多功能测试系统上分别测定两类轮廓组成的软骨摩擦副的接触位移和摩擦因数。结果表明,接触位移是由软骨变形量和波动位移组成,软骨变形量与时间成非线性增加,波动位移与时间呈周期而非线性变化;球对软骨的摩擦副有一个较高的启动摩擦因数;表面轮廓影响球形摩擦副的接触状态和摩擦行为,软骨试样的摩擦因数高于纯软骨层的摩擦因数。     

柴油发动机连杆-轴瓦摩擦副接触变形的数值计算

针对某型号柴油发动机连杆-轴瓦摩擦副因接触变形量过大导致的轴瓦碰撞损伤问题,在建立连杆-轴瓦摩擦副有限元模型的基础上,利用ABAQUS软件对该摩擦副在最大爆发压力状态下的接触变形量进行模拟分析,再利用单因素法与SPSS软件设计正交试验,考察螺栓预紧力、过盈量和摩擦因数对轴瓦最大接触变形量的影响显著程度。正交试验结果表明:过盈量对轴瓦变形的影响最为显著、螺栓预紧力次之、摩擦因数影响最小;当过盈量为0.22 mm、摩擦因数为0.4、螺栓预紧力为640 kN时,能够有效减小轴瓦的最大接触变形量,并最大程度降低轴瓦发生碰撞的概率。     

滚珠丝杠副转速对摩擦力矩波动影响的分析与测试

根据赫兹接触理论分析了丝杠副滚珠接触的弹性变形量以及由弹性变形所造成的弹性势能。对滚珠进入丝杠滚道的受力过程进行了分析,认为滚珠进入滚道所引起的摩擦力矩变化的波动量与丝杠转速有关,当滚珠速度小于临界速度时,丝杠的摩擦力矩波动较大;当滚珠速度大于临界速度时,丝杠的摩擦力矩波动呈减小趋势。实验数据验证了丝杠在不同速度下摩擦力矩波动随转速变化的分析结果。     

基于分形理论的滑动摩擦表面接触力学模型

依据分形理论,考虑微凸体变形特征及摩擦作用的影响建立滑动摩擦表面接触力学模型。采用一个三次多项式来表达弹塑性变形微凸体的接触压力与接触面积的关系,从而满足在变形状态转变临界点处的微凸体接触面积与接触压力转化皆是连续和光滑的条件。推导出滑动摩擦表面临界弹性变形微接触面积、临界塑性变形微接触面积、量纲一真实接触面积的数学表达式。理论计算结果表明,表面形貌一定时,真实接触面积随着载荷的增大而增大;载荷一定时,真实接触面积随着特征尺度系数的增大而减小,随着分形维数的增大先增大后减小;当表面较粗糙时,摩擦因数对真实接触面积的影响很小;随着表面光滑程度的增大,摩擦因数对真实接触面积的影响增大,真实接触面积随着摩擦因数的增大而增大,特别是当摩擦因数较大时,真实接触面积增大的幅度也较大。接触力学模型的建立,为研究滑动摩擦表面间的摩擦磨损性能提供了依据。     

钢-钢摩擦副在不同润滑和接触形式下的高温减摩性能的研究

用多功能SRV试验机评价了在干摩擦和油润滑条件下,试验参数对钢-钢摩擦副在点接触和线接触形式下的高温减摩性能的影响。结果表明,在试验范围内,随着试验负荷的增大,钢-钢摩擦副在干摩擦条件下线接触摩擦因数和点接触摩擦因数呈逐渐下降的趋势,这种下降趋势在线接触时尤为明显;但在油润滑条件下,试验负荷的增大对钢-钢摩擦副之间的线接触和点接触摩擦因数的影响不显著。在干摩擦条件下,不论是在点接触还是线接触形式下,试验速度对钢-钢摩擦副之间的高温点接触和线接触摩擦因数的影响并不显著;但在油润滑条件下,试验速度对钢-钢摩擦副的高温线接触和点接触摩擦因数的影响都比较显著,特别是在较高的试验速度时影响更为明显。     

纹理表面滑动摩擦稳态摩擦学性能

基于稳态滑动摩擦系统模型,采用球-盘摩擦副定量分析研究法向载荷、滑动速度、初始表面纹理和摩擦副材料对稳态摩擦因数的影响,得到稳态摩擦因数在不同工况下的变化规律。结果表明：滑动摩擦的稳态摩擦因数与磨损率正相关,周向纹理表面的稳态摩擦因数最大,无纹理表面的稳态摩擦因数次之,径向纹理表面的稳态摩擦因数最小;无论何种初始表面形貌,随着转速的增加,稳态摩擦因数先减小后增大,随着法向载荷的增大,稳态摩擦因数呈增长趋势;较深较宽的表面纹理具有更大的稳态摩擦因数和更大的瞬时波动;稳态摩擦因数也与摩擦副材料的选取有关。     

轴颈表面粗糙度对橡胶材料干摩擦特性的影响

当船舶艉轴承供水系统出现故障或轴承过载时,金属轴颈与橡胶轴承之间会发生局部接触而处于干摩擦状态下。为研究金属轴颈表面粗糙度对水润滑橡胶轴承干摩擦特性的影响,采用TIME3230表面粗糙度测量仪对金属轴颈表面微凸体进行测量,得到金属轴颈表面微凸体的位置参数分布曲线,并对其进行去噪处理;利用傅立叶变换重新构造去噪后的金属轴颈表面粗糙度分布,并依据理论计算金属轴颈-橡胶轴承摩擦副的摩擦因数。金属轴颈-橡胶轴承摩擦副的摩擦因数计算结果与实际情况吻合,说明建立的轴颈表面粗糙度分布模型合理。分析结果表明:在干摩擦状态下,金属轴颈-橡胶轴承摩擦副的摩擦因数随着表面粗糙度函数波幅的增大呈线性增大趋势,随着粗糙度分布函数的特征波长系数的增大呈非线性增大;润滑流动方向顺着加工纹理方向时,摩擦因数比垂直加工纹理方向和与加工纹理呈45°时的摩擦因数都小。因此,选择合理的轴承表面粗糙度的幅值和波长可以提高金属轴颈-橡胶轴承摩擦副的摩擦润滑性能;沿加工纹理加工、装配金属轴颈-橡胶轴承摩擦副,可降低摩擦因数。     

液黏传动铜基粉末冶金摩擦副摩擦特性试验研究

铜基粉末冶金摩擦副广泛应用于液黏传动,为了研究摩擦副的摩擦特性,应用MM-Ⅲ型摩擦磨损性能试验机对铜基粉末冶金摩擦副不同工况下的摩擦因数进行了测试,分析了相对转速、接触比压、温度对摩擦因数的影响。结果表明,摩擦因数随着相对转速的变化与斯特里贝克曲线相似,摩擦因数先急剧下降,后缓慢上升;随着摩擦副接触比压的增加,油膜黏性剪切作用减小,接触摩擦因数随着比压的增加逐渐降低;同时,接触摩擦因数受温度的影响较小。因此,应用摩擦磨损试验机可以得到铜基粉末冶金摩擦副摩擦因数随相对转速、温度和比压的变化规律,为混合摩擦转矩模型建立和液黏传动调速稳定性研究提供理论依据。     

缠绕提升钢丝绳微动摩擦试验研究

为了掌握多绳多层缠绕提升钢丝绳层与层之间微动摩擦磨损机制,设计矿井提升机钢丝绳综合摩擦试验台,在其缠绕提升机钢丝绳摩擦试验装置上开展滑动摩擦试验,以6×19+FC热镀锌钢丝绳为研究对象,探究不同接触载荷、接触角度下钢丝绳滑动摩擦磨损规律及钢丝绳摩擦接触处温升变化规律。研究结果表明：钢丝绳滑动摩擦因数随时间经历了快速增长阶段、缓慢递增阶段和平稳波动阶段;摩擦因数随着载荷增加先减小后增大,在250 N时最低为0.59,但摩擦因数随载荷变化范围不大,维持在0.68左右;摩擦因数随接触角度的增大先迅速增大后呈缓慢增长趋势,最终稳定为0.58,其中接触角度为45°时摩擦因数最小,仅为0.15;钢丝绳滑动摩擦温升集中在接触区域内,接触点温升随着接触角度的增加而增加,最高温升为8.5 ℃,随载荷的增加呈先减小后增大最后减小的波浪形变化趋势,最高温升为10.4 ℃。     

线接触摩擦副织构化表面动压润滑性能

为研究线接触摩擦副织构化表面动压润滑性能,建立其理论模型,并运用多重网格法进行数值分析,探讨工况参数(载荷、转速)和微织构参数(面积占有率、深径比)对表面油膜压力的影响;在MMW-1A摩擦磨损试验机上研究微织构面积占有率与摩擦因数的关系。结果表明,线接触条件下微织构化表面的油膜平均压力随着载荷和转速的增大而增大,随着微织构面积占有率的增大而先增大后减小,随着深径比的增大而减小;而摩擦因数随着微织构面积占有率的增大而先减小后增大再减小;存在最优的微织构面积占有率,使得油膜平均压力最大和摩擦因数最小。试验结果较好地验证了数值模拟结果,表明线接触摩擦副织构化表面具有较好的减摩特性。