考虑管壁滑移效应膏体管道的输送阻力特性

为研究膏体管道输送阻力特性,针对膏体管道输送的结构流特点,将管道内膏体流区划分为柱塞流动区、剪切流动区和滑移流动区。根据流体力学理论建立考虑管壁滑移效应的膏体管道输送阻力模型,推导基于倾斜管试验的膏体流变参数计算方式,通过测定倾斜管不同倾斜角度α下的管道流速v计算管道屈服应力τ0和塑性粘度η,并在此基础上自制试验装置。针对谦比希铜矿充填物料基本特性,通过正交试验研究浓度、灰砂比和尾废比对管道摩擦阻力的影响,并根据响应面分析多因素之间的交互作用,得到各因素对管道摩擦阻力的影响顺序由大到小依次为灰砂比、尾废比、浓度。研究结果是膏体管道输送阻力特性理论与实践研究的有力补充。     

膏体尾矿管内滑移流动阻力特性及其近似计算方法

管道输送是尾矿膏体处置的关键工艺,膏体尾矿具有非牛顿流体特性,在流动中伴随有管壁滑移效应。为实现对膏体管内流动阻力的精确测算,基于非牛顿流体力学及表观滑移假说,通过理论分析将膏体管内流动划分为柱塞区、剪切区及滑移区,结合宾汉流变模型,分析不同区域流速、应力及流量的分布状态,构建膏体管道输送的流量平衡方程,推导出膏体管内滑移流动的阻力公式。开展环管试验,利用实测数据对阻力公式进行适应性分析及验证。结果表明:膏体管内流动中存在壁面滑移现象,流量20～40m~3/h条件下,样品在DN100管道内流动阻力为4000～5000 Pa/m,在DN150管道内流动阻力为2400～2600 Pa/m,滑移流动阻力公式与实测值的误差约为10%,满足工程应用的精度要求。     

剪切激励下润滑脂对螺栓连接结构松动行为的影响研究

目的 为了提高螺栓连接结构的可靠性，分析剪切激励下螺栓连接结构松动失效机理，并研究润滑脂对螺栓连接松动行为的影响。方法 基于自主设计的试验装置，开展了剪切激励下螺栓连接结构的松动试验，分析了两种润滑脂(MoS2润滑脂和锂基润滑脂)对螺栓连接结构松动行为的影响，试验结束后使用扫描电子显微镜分析螺纹表面的损伤情况。结果 在相同预紧力条件下，使用润滑脂的螺栓连接结构初始预紧力矩可降低30%~40%。螺栓连接结构所承受的剪切载荷存在门槛值，即当剪切载荷低于门槛值时，连接结构不会完全松动。在螺栓前三圈接触螺纹表面添加润滑脂(局部润滑)，门槛值降低;在螺栓全部接触螺纹表面均添加润滑脂(完全润滑)，门槛值进一步降低。当承受载荷幅值低于门槛值时，局部润滑有利于防松，螺栓连接结构的松动程度可降低20%以上。结论 螺纹接触界面的微观滑移和微动磨损是螺栓连接结构松动的主要原因，在螺纹接触界面添加润滑脂可有效减缓螺纹表面的微动磨损。     

石墨烯对聚脲脂高温流变和摩擦学性能的影响

目的 保证轴承体系的安全性和可靠性,研究轴承润滑脂在不同工作温度下的摩擦学性能和流变学性能。方法 用机械剥离法制备的石墨烯作为聚脲脂的润滑添加剂,通过四球摩擦试验机、旋转流变仪,研究石墨烯在不同工作温度下对聚脲润滑脂流变行为和摩擦学性能的影响,并通过三维轮廓仪、扫描电子显微镜和拉曼光谱仪对磨斑形貌和结构进行分析。结果 添加石墨烯润滑添加剂使聚脲润滑脂的高温硬化现象明显改善,同时提高了聚脲润滑脂的结构稳定性和抗剪切能力。工作温度为75、150 ℃时,与空白聚脲润滑脂相比,含1.0%(质量分数)石墨烯的聚脲润滑脂润滑下的轴承钢摩擦副的摩擦系数和磨斑直径分别降低49%、20%和10%、20%。随着工作温度的升高,含石墨烯的聚脲润滑脂样品在钢滑动表面形成的沉积膜的结构有序化碳的含量稍有下降,但与空白聚脲润滑脂相比,石墨烯-聚脲润滑脂沉积膜的结构有序化碳含量高得多。结论 结构有序化碳的形成对提高基础脂的减摩抗磨性能起至关重要的作用,石墨烯润滑添加剂还可以有效改善聚脲润滑脂的高温硬化性能、胶体稳定性以及稠化剂的结构稳定性。     

超细尾砂料浆流变参数预测及管输温度分布特征

为探究初始料浆温度变化对超细尾砂料浆流变参数的影响及管道内料浆温度分布特征，开展了超细尾砂料浆流变试验，进行了料浆流动传热仿真试验，推导了流变参数预测模型及管输温度分布计算模型。结果表明：料浆温度与超细尾砂料浆屈服应力、塑性黏度均遵循Exponential Decay 2拟合模型；不同料浆初始温度下管径与管道内料浆温度符合Asym2sig拟合模型，将其模型参数与管径进行深度拟合分析，利用管径表示拟合模型中的变化参量，实现了变量的统一；超细尾砂料浆流动时摩擦生热高于水化产热，依据传热学理论，超细尾砂料浆经管道内摩擦产热传热、水化产热传热以及与外界环境交换传热后达到动态平衡；基于流变参数预测模型及管道内温度分布模型，可在已知管径、料浆初始温度条件下预测管道内料浆屈服应力和塑性黏度。     

再论现代干油双线集中润滑系统的高压化趋势

自1988年第6期《重型机械》发表了《论现代干油双线集中润滑系统的高压化趋势》(以下简称“一论”)一文后,受到了国内同行的重视,并提出了一些疑问和宝贵意见,本文的目的在于解释一些疑问、回答所提意见。对于高压干油双线集中润滑系统的优越性已在“一论”中明确论述,在此不再赘述。 1 实践和统计的分析通过试验我们可以得知润滑脂在管道内输送时的流阻曲线。图1和表1为相同质量品种的润滑脂在相同管道内径φ与润滑脂在管道内     

全尾砂膏体管道输送壁面滑移减阻模型

为定量表征全尾砂膏体管道输送过程中壁面滑移效应的减阻效果,基于膏体柱塞流动模型和H-B流变模型推导出考虑壁面滑移效应的管道阻力公式。滑移层厚度可根据尾砂平均粒径、膏体体积浓度和极限体积浓度进行计算。当H-B流变模型退变为宾汉流变模型时,考虑壁面滑移效应的管道阻力公式由小于1的无量纲系数对目前广泛使用的白金汉公式进行修正得到,修正系数与管道直径和滑移层黏度正相关,与滑移层厚度和膏体黏度负相关。工业环管试验结果表明,白金汉公式的压降预测值比实测值平均大36.6%,壁面滑移减阻模型的压降预测值比实测值平均大14.4%,壁面滑移减阻模型预测结果偏保守的原因是未考虑膏体触变性的影响。     

DD499单晶合金拉伸性能薄壁效应

本文系统研究了壁厚对拉伸曲线形态、拉伸强度以及断裂特性的影响。在所测试温度范围内,壁厚对拉伸曲线形态、拉伸强度和断裂特性都有明显的影响;相对而言,760℃拉伸性能薄壁效应更加明显,但壁厚和拉伸塑性间没有明显的函数关系。在760℃标准试样断口表面存在多个滑移系同时启动产生的波纹状滑移特征;而不同壁厚试样尽管也表现出滑移开裂特征,但滑移系单一。在900℃标准试样断口表面存在大量等轴韧窝,表现出延性断裂的特征;而不同壁厚试样的断口表现出混合断裂特征。     

AZ31镁合金管材挤压过程的数值模拟

采用Gleeble1500热模拟机对于不同温度和变形速率下的AZ31镁合金的变形性能进行了研究。通过实验得到真实应力的关系式及真实应变关系式，进而得到真实应力-应变曲线。以此为基础，采用DEFORM-3D软件，对不同壁厚管材的成形的过程进行模拟，发现在挤压时，管材内壁的金属比外壁的金属流动快，挤压筒与圆锥面过渡处的等效应变值最大等现象，分析了产生的原因，并通过工艺试验验证了模拟分析的正确性。     

管道腐蚀脉冲涡流检测的三维仿真与试验

脉冲涡流检测技术具有非接触、对大面积腐蚀检测灵敏度高等特点,适合通过非开挖外检测方式对埋地管道腐蚀状况作出评价。利用ANSYS MAXWELL有限元分析软件建立脉冲涡流检测仿真模型,分析不同壁厚管道的信号变化规律,结合仿真结果制作了试验装置,并通过该装置对管径为108mm,壁厚分别为6,10mm的管道进行检测。结果表明:不同壁厚的脉冲涡流信号衰减曲线与仿真曲线基本重合。仿真结果为实际非开挖管道腐蚀检测器的设计、远场涡流探头的优化和腐蚀量化评估提供了有效参考。     

织构设计对润滑脂密封副密封特性影响的数值模拟

目的 探究织构设计对润滑脂密封副密封性能的影响规律,得到织构化设计的最佳结构参数和工况条件。方法 基于润滑脂Herschel-Bulkley流变模型和非接触机械密封原理,选择直线型沟槽织构建立端面密封模型。采用数值模拟方法分析不同倾斜角和转速下密封间隙的流场规律,进一步对密封副泄漏量的影响因素进行系统探究。结果 倾斜角不同,泄漏量随转速的变化规律不同。倾斜角为30°时,泄漏量随转速的提升而增大;倾斜角为35°时,泄漏量较小,且随转速变化不大;倾斜角为40°,且转速大于2 000 r/min时,泄漏量几乎为0;倾斜角大于等于45°,且转速大于1 000 r/min时,流体反向泵送,无泄漏。密封间隙和介质初始温度是影响泄漏的主要因素,泄漏量随密封间隙和介质温度的增大而增大。一定范围内,增加沟槽数量和长度也可减少泄漏。最佳织构参数和工况条件为倾斜角40°,槽数14,槽长8 mm,槽宽1.5 mm,密封间隙0.03 mm,槽深0.07 mm,温度小于320 K,转速大于2 000 r/min。结论 织构设计能有效抑制流体端面泄漏,润滑脂非牛顿特性对密封副间隙流场有显著影响,后续润滑脂密封副设计...     

Effects of process parameters on numerical control bending process for large diameter thin-walled aluminum alloy tubes

Numerical control(NC) bending experiments with different process parameters were carried out for 5052O aluminum alloy tubes with outer diameter of 70 mm, wall thickness of 1.5 mm, and centerline bending radius of 105 mm. And the effects of process parameters on tube wall thinning and cross section distortion were investigated. Meanwhile, acceptable bending of the 5052O aluminum tubes was accomplished based on the above experiments. The results show that the effects of process parameters on bending process for large diameter thin-walled aluminum alloy tubes are similar to those for small diameter thin-walled tubes, but the forming quality of the large diameter thin-walled aluminum alloy tubes is much more sensitive to the process parameters and thus it is more difficult to form.     

氧化石墨烯对锂基润滑脂摩擦学性能的影响

目的 研究氧化石墨烯(GO)作为添加剂对润滑脂摩擦性能的影响.方法 将鳞片石墨利用经典的Hummers氧化法氧化得到GO,并表征了GO,再分别以不同的质量分数(0.1％、0.3％、0.5％、1.0％、1.5％)与润滑脂复配.同时增加了空白润滑脂与石墨粉复配的润滑脂作为对比.利用Optimol SRV型摩擦磨损试验机评价其摩擦学性能.利用非接触三维表面轮廓仪、扫描电子显微镜(SEM)观察磨斑表面和深度.通过特征X射线能谱仪(EDS)和X射线光电子能谱仪(XPS),对磨斑表面的元素化学状态分布进行分析.结果 与空白锂基润滑脂相比,添加了石墨粉的锂基润滑脂在经过钢/钢摩擦副的摩擦后,其摩擦因数均有降低,但随着试验的进行,其摩擦因数均逐渐提高,摩擦副表面出现了润滑失效的现象,而添加GO的锂基润滑脂其摩擦因数迅速降低至0.13左右,降低了35％,且在试验时间内没有出现润滑失效的现象.SEM及三维轮廓图显示,在添加GO的润滑脂润滑后,其钢块磨斑最低,磨痕最浅;EDS显示其润滑后的磨痕有较多的氧元素,说明具有含氧官能团的GO能够牢固地吸附在基体表面,形成润滑层.XPS证实了分别添加有石墨和GO的润滑脂在摩擦试验过程中均与基体发生了摩擦化学反应,由铁的氧化物形成了一层润滑薄膜.结论 GO作为润滑脂添加剂可以有效降低摩擦因数,减少磨损量,延长润滑时间,提高润滑性能.     

石灰炉螺锥出灰机集中自动润滑系统的设计

在对螺锥出灰机的关键点润滑状况进行了分析的培础上,以集中自动润滑为目标,研制设计了一套以PLC控制为基础,对不同点实现干、稀油润滑的螺锥出灰机自动润滑系统。该系统可定时、定量、定点对各出灰机进行自动润滑,保障了出灰机的良好润滑．提高了设备的运转率,在设计中不仅对原有的润滑点进行了自动润滑,还对空芯轴与空芯轴套座及空芯轴套座与滚轮盘之间的摩擦面进行自动润滑。使用证明,系统设计合理,运行平稳,实现了自动控制定时定量供脂,提高了润滑效果,延长了设备使用寿命。     

大口径薄壁纯钛管数控热弯内外侧的塑性变形机制

为了发展大直径薄壁纯钛管数控加热弯曲技术,实验研究了大口径薄壁CP-3管材在不同温度下数控弯曲后的内外侧塑性变形机制。通过EBSD分析和维氏显微硬度测试方法,对数控弯曲温度293、423和573 K下弯管件试样弯曲外侧受拉区域以及弯曲内侧受压区域进行显微组织变化和维氏硬度分析。结果表明：1）在不同温度下数控弯曲变形后,弯管外侧塑性变形机制主要为滑移,孪生变形微弱,择优取向类似于初始管材的;弯管内侧塑性变形机制主要以{1 012}孪晶为主,滑移为辅助机制,且孪晶使管壁材料择优取向产生剧烈转变。2）维氏硬度的变化与塑性变形机制及织构有关。弯曲变形后,管材试样内外侧轴向与周向的维氏硬度值均显著得到提高,且管材试样内侧的维氏硬度值要明显高于外侧的,周向的维氏硬度值高于轴向的。     

智能干油集中润滑系统在中厚板矫直机设计中的应用

以中厚板矫直机为例,对智能干油集中润滑技术在矫直机工作辊轴承以及设备其余相对滑动面的润滑应用进行了完整的技术方案介绍,包括智能润滑原理、润滑特点、润滑设备的规格,并与传统干油润滑方式进行了比较。     

高温合金旋压塑性变形稳定性试验研究

通过高温合金管材不同旋压变薄率的试验，探讨了常用高温合金的旋压工艺参数。在高温合金管材可旋性试验的基础上，有效控制塑性变形的稳定流动，可以旋压高精度薄壁管材。当坯料退火以后，经旋压工艺参数优化，可提高变形区金属三向塑性流动的稳定性，并有助于获取尺寸精良的管材。     

表面润湿性对微通道界面减阻特性的影响

目的降低微通道的流动阻力。方法借助激光加工、自组装技术和化学涂覆技术,在Si基底上制备了3种不同润湿性的表面,通过组装获得具有不同润湿性壁面的微通道。采用微观粒子成像测速技术(μ-PIV),对构建的微通道单侧滑移流动和双侧滑移流动进行测试。结果 Si表面沉积自组装分子膜、微结构加工结合自组装分子膜沉积及构筑微结构后,进行纳米二氧化硅涂覆的接触角分别为114.6°、142.7°和155.4°。亲水壁面A与疏水壁面B、C和超疏水壁面D组成的微通道,B、C和D壁面的滑移速度分别为0.018、0.022、0.029 m/s。B-D通道的平均流速比B-C通道提高了0.85%,C-D通道的平均流速比C-C通道提高了5.25%。结论疏水壁面处均存在较明显的滑移速度,且壁面疏水性越强,滑移速度越大。当两侧壁面均为疏水壁面时,一侧壁面疏水性的提高可以增加另一侧壁面疏水性对整体减阻效果的影响,但会迫使另一侧疏水壁面的滑移速度减小。流场中最大速度位置会偏向疏水性较强的一侧壁面,且两侧壁面润湿性的差距越大,其偏离距离越大。     

Nosing process of empty and foam-filled circular metal tubes on semispherical die by theoretical and experimental investigations

Nosing process of circular metal tubes in empty and polyurethane foam-filled conditions on a semispherical rigid die was analyzed by theoretical and experimental methods. A new theoretical model of plastic deformation of circular metal tubes was demonstrated during the nosing process on a rigid semispherical die. Based on the analytical model, some theoretical relations were calculated to estimate instantaneous forming load and dissipated energy of empty and foam-filled circular metal tubes versus axial displacement. Some circular brazen and aluminum tubes were prepared and shaped into semispherical nosed nozzles to verify the present theory. Comparison of theoretical predictions and the corresponding experimental measurements reveals that predicted load-displacement and dissipated energy-displacement diagrams by theoretical formulas have a good correlation with the corresponding experimental curves and it proves verity of the theory. Also, the present theory shows that dissipated energy and axial load of empty tubes depend on material type, wall thickness and diameter of the tubes and they are independent of tube initial length. Furthermore, the experimental results show that the presence of polyethylene Teflon-constraints increases ultimate axial displacement of the forming process.