重载荷往复式摩擦磨损试验机

重载荷往复式摩擦磨损试验机可以分析材料在重载荷条件下的摩擦磨损性能。基于现代测试技术设计了试验机智能测试系统,并建立了动态摩擦力数学模型进行数据处理。试验表明:该试验机可实现实时测量和存储载荷、温度、摩擦力、磨损量等,并通过表格或图像的形式显示,测量结果稳定真实,重复性好,精确度高。     

基于虚拟仪器技术的多功能摩擦磨损试验机的研制

摩擦磨损试验机是摩擦学研究必不可少的重要试验工具,但目前大多摩擦磨损试验机功能简单、工况参数不可控或可控性不好。阐述多功能摩擦磨损试验机的研制和其主要功能特点。试验机采用交流伺服技术直接驱动,速度闭环可控;静载荷通过压缩加载弹簧实现,使用可控激振器进行动载荷加载,加载操作简单易控;由润滑油泵控制润滑液的添加。这些参数由计算机实现自动控制,能很好地模拟实际工况。测控系统软件在虚拟仪器技术基础上采用Lab-VIEW平台开发,实现对数据的自动实时采集、处理和结果显示等功能。试验证明该试验机能很好地模拟实际工况,满足多种摩擦学研究需要。     

基于正交试验的含氮硼酸酯铝材轧制润滑油摩擦学性能研究

合成一种新型含氮硼酸酯铝材轧制润滑油添加剂,利用四球试验机考察添加含氮硼酸酯的铝材轧制润滑油的油膜强度、摩擦因数,通过显微镜观察磨斑形貌并测量磨斑直径。利用正交试验法评估极压剂含量、基础油种类、四球试验机载荷和转速对含氮硼酸酯润滑油摩擦学性能的影响,并通过多目标优化设计,对4种参数对铝材轧制润滑油摩擦学性能的强化效果进行综合研究。结果表明:各工艺参数对油样的摩擦学性能影响显著性由大到小依次为极压剂添加量、基础油种类、转速和载荷;经过多目标优化设计,得到的含氮硼酸酯铝材轧制润滑油强化工艺参数的最佳组合:极压剂质量分数为1.0%,基础油种类为D100,载荷为294 N,转速为1 200 r/min;通过极差、方差等分析,发现极压剂添加量和基础油种类对油样的摩擦学性能有显著影响。     

缸套—活塞环材料在往复滑动中摩擦系数的试验研究

为了研究机车柴油机缸套活塞环材料的摩擦学性能,我们设计并制造了一台往复式摩擦磨损试验机。该试验机可在一定范围内实行载荷、速度、润滑量的单因素控制,并可同时定性和定量的显示运动中的摩擦力大小。我们利用该试验机对美国GE公司采用的软氮化铸铁缸套—表面镀铬铸铁活塞环材料进行了摩擦学性能的试验研究,得出了该配对副在往复滑动中摩擦系数随载荷和速度变化的关系曲线。     

改性尼龙水润滑轴承摩擦学性能试验研究

针对舰艇推进系统用水润滑轴承低噪声设计需求,研制改性尼龙（PA）的轴承材料及轴承样机,利用多功能摩擦磨损试验机对改性PA材料样品进行摩擦学性能试验,并与丁腈橡胶和赛龙SXL材料的摩擦学性能进行对比;在水润滑轴承试验台上开展PA轴承样机转速特性试验和载荷特性试验,获取不同比压和转速下摩擦因数和振动特性数据。研究结果表明：与丁腈橡胶和赛龙SXL材料相比,改性PA材料具有摩擦因数小、磨损率低的优点;低转速下,水润滑轴承摩擦因数随转速增大而减小,随比压增大而增大,转速增加至100 r/min后,摩擦因数变化趋势逐渐减缓;在工作转速范围内改性PA材料水润滑轴承无异常摩擦振动和噪声。研究结果为舰艇低噪声水润滑艉轴承设计提供参考。     

双辉光离子渗铜对缸套-活塞环摩擦学性能的影响*

为研究铜元素对缸套-活塞环摩擦学性能的影响,通过双辉光离子渗透技术在缸套材料表面加工出不同厚度的渗铜改性层,使用RTEC多功能摩擦磨损试验机开展不同负载、不同润滑条件下的模拟试验,采集并分析试验过程中的摩擦因数以及试验后体积磨损量和磨损表面形貌,研究渗铜改性层对缸套材料摩擦学性能的影响规律及作用机制。结果表明：渗铜处理可有效降低缸套-活塞环摩擦副的摩擦因数,减少磨损量;高载荷和干摩擦条件下渗铜改性层的减摩抗磨作用效果尤为显著,最高可使摩擦因数分别降低13.15%和30.86%,磨损量分别降低30.70%和38.57%;渗铜后缸套-活塞环磨损表面形貌平整,摩擦表面形成了铜含量较高的润滑膜层,该表面膜起到了减摩、耐磨的作用。     

一种海洋环境摩擦磨损试验机的研制

为了评定海洋环境下,滑动、滚动和滑滚复合运动等不同配副模式的材料表面的摩擦磨损性能,设计并搭建了一台海洋环境摩擦磨损试验机。试验机包括机械结构和测控系统两部分:机械结构主要包括主轴及驱动系统、闭环控制弹簧式施力系统和摩擦副与加热升温系统;测控系统主要包括传感器模块、单片机数据采集控制系统和计算机等单元。试验表明,试验机可实现滑动、滚动和滑滚结合的配副方式以及载荷、温度、转速、环境等条件的耦合,并可实时测量和存储载荷、温度、摩擦力等数据,且通过表格或图形的形式显示;试验机的离散度5%,重现性好,其测控系统也稳定精确。     

活塞环表面织构对缸套-活塞环摩擦学性能的影响

为了改善缸套-活塞环的摩擦性能,通过激光刻蚀技术在活塞环工作面加工出不同形状的表面织构。在同一转速、不同载荷下通过微机控制的往复式摩擦磨损试验机研究不同表面织构活塞环对缸套-活塞环摩擦学性能的影响。试验结果表明:在载荷为400 N工况下,活塞环的椭圆、圆形、方形织构摩擦系数分别可以降低1.1%、18.3%、14.1%;载荷600 N工况下,3种织构分别可以降低35.3%、35.3%、19.1%;综合分析摩擦系数、表面形貌、接触电阻,圆形凹坑织构的活塞环在降低摩擦系数、提高油膜润滑状态等方面效果最优。     

缺套—活塞环材料在往复滑动中摩擦系数的试验研究

为了研究机车柴油机缸套活塞环材料的摩擦学性能，我们设计并制造了一台往复式摩擦磨损试验机。该试验机可在一定范围内实行载荷、速度、润滑量的单因素控制，并可同时定性和定量的显示运动中的摩擦力大小。我们利用该试验机对美国ＧＥ公司采用的软氮化铸铁缸套－表面镀铬铸铁活塞环材料进行了摩擦学性能的试验研究，得出了该配对副在往复滑动中摩擦系数随载荷和速度变化的关系曲线。     

生理盐水对猪股骨生物摩擦学行为的影响

自行设计了一种往复运动的摩擦磨损试验机,在该试验机上对新鲜猪股骨在生理盐水润滑、不同载荷条件下的摩擦学特性进行了实验,扫描电子显微镜(SEM)观察了股骨磨损表面形貌.研究结果表明:在载荷为125～235 N条件下,猪股骨的摩擦因数和质量磨损率均随着载荷的增加而减小,其中在载荷为125,178和235 N时的摩擦因数分别约为0.27、0.22和0.19;股骨试样的磨损机制主要为疲劳撕裂.     

往复式摩擦磨损试验机及其计算机控制系统设计

针对不同固体材料在不同条件下的摩擦磨损实验要求,开发设计了一种往复式摩擦磨损试验机,通过测量实验中产生的摩擦力、摩擦系数和磨损量的变化来研究材料的摩擦磨损性能。为提高测试系统的精确性和实时性,将计算机辅助测试系统应用到摩擦学试验当中,通过数据采集系统和测试软件系统完成摩擦磨损数据的实时动态测试,从根本上改变了传统摩擦磨损试验机的缺点。通过对聚四氟乙烯材料的摩擦磨损性能进行实验,证明该试验机性能稳定,测试系统准确可靠。     

端面摩擦磨损自动检测系统的设计

端面摩擦磨损试验可以模拟和检测面接触摩擦副的摩擦学特性。设计了端面摩擦磨损试验自动检测系统。首先在建立摩擦力和摩擦因数测量的数学模型的基础上,设计了摩擦力参数的自动检测系统,然后设计了端面试验机的智能化测控系统。使用结果表明,使用该自动检测系统的端面摩擦磨损试验机可实时检测和处理载荷、速度、温度、摩擦力和摩擦因数等参数信息,并以表格或图像曲线形式显示,有利于对试验材料的摩擦学特性变化作出实时、客观、量化的评估。     

酚醛树脂塑料合金材料的摩擦性能研究

用MPV-200型摩擦磨损试验机对酚醛树脂塑料合金材料在不同润滑条件下(干摩擦、水润滑,含沙0.05％)进行了摩擦学性能测定,分别考察了载荷、速度以及运行时间等对材料摩擦学性能的影响。为酚醛树脂塑料合金材料的实际应用提供理论指导。     

永磁场条件下45钢与GCr15钢摩擦磨损性能试验研究

基于HSR-2M高速往复摩擦磨损试验机,研究在永磁体磁场条件下滑动速度、载荷等参数对45#钢/GCr15钢摩擦副摩擦学性能的影响,通过磨痕形貌分析其磨损机制,并与无磁场条件下的试验结果进行对比。试验结果表明:磁场的引入可以在一定程度上减小摩擦因数和降低磨损率,证明磁场能够改善45#钢/GCr15钢摩擦副的摩擦学性能;增大滑动速度将降低摩擦因数和磨损率,增大载荷将降低摩擦因数,增加磨损率。无磁场时,摩擦副的摩擦磨损为典型的磨粒磨损,磨损系统的磨损率和摩擦因数较大;有磁场时,磨损形式主要为黏着磨损,摩擦因数和磨损率较小。     

Ni-P-Nano PTFE镀层的制备及摩擦学性能研究

为提高轴承钢表面性能,提出一种化学复合镀工艺。采用“机械搅拌+化学分散”相结合的方式在轴承钢表面制备Ni-P-Nano PTFE镀层,利用UMT摩擦磨损试验机对比研究轴承钢、Ni-P镀层和Ni-P-Nano PTFE镀层的摩擦学性能,并研究不同载荷、不同频率条件下Ni-P-Nano PTFE镀层的摩擦学性能。结果表明：复合镀层表面均匀平整致密,且与基底结合强度高;与轴承钢相比,Ni-P-Nano PTFE镀层的摩擦因数降低了55%,磨损率降低了31.07%,对偶钢球的磨斑直径降低了34.19%;在载荷不高于20 N、频率不高于15 Hz条件下Ni-P-Nano PTFE镀层拥有较长的服役寿命,经过长时间的往复摩擦仍未失效。Ni-P-Nano PTFE镀层能够显著提高轴承钢的抗磨减摩性能,研究结果可以为航空、机械、化工等领域的材料表面设计提供一种新的思路。     

基于灰关联理论的石墨烯/MoS_2复合涂层综合摩擦学性能影响因素分析

针对钢-钢关节轴承用MoS_2基复合涂层的某些特殊工况,需考虑涂层在干摩擦及海水环境下的综合摩擦学性能。以法向载荷、滑动速度和添加剂组分作为考察因素,以涂层在干摩擦及海水环境下的摩擦系数和磨损量作为评价指标,进行正交试验设计;采用基于组合赋权法的灰色关联度方法分析试验数据。灰色关联度方差分析结果表明,添加剂组分对涂层综合摩擦学性能影响最为显著,其次是法向载荷,滑动速度的影响很小。添加0.8 wt%GE的石墨烯/MoS_2复合涂层在法向载荷为10 N、滑动速度为25 mm/s条件下,在干摩擦及海水环境下均具有良好的综合摩擦学性能。     

纳米铜润滑添加剂在四球机上的摩擦学性能研究及机理探讨

用MRS-10J四球摩擦磨损试验机考察了N68基础油和添加了自修复纳米铜润滑添加剂NT1的N68NT1的摩擦学性能,用扫描电子显微镜（SEM）、x射线能量色谱仪（EDS）分析了钢球表面的磨斑形貌和组成,同时初步分析了纳米铜润滑添加剂的润滑机理.结果表明：自修复纳米铜润滑油添加剂NT1能显著改善N68基础油的摩擦学性能;在载荷为296 N、392 N、490 N,试验时间为30 min的试验条件下,摩擦副的摩擦因数同基础油的相比分别下降了33.8%、39.4%和55.5%;钢球的磨斑直径分别下降了46.5%、45.6%和32.5%;同N68相比,N68NT1的pB值提高了33.3%;这可能同摩擦过程中钢球表面上沉积膜的协同作用有关.     

模拟空间环境摩擦试验技术

将空间环境模拟技术和摩擦试验技术组合,实现了超高真空、交变温度和原子氧、紫外、质子和电子等多种辐照环境摩擦试验功能.该摩擦试验采用球-盘滑动摩擦试验技术,采用重力法施加法向载荷,通过计算机采集摩擦力数据并控制滑动速度,摩擦力数据经计算机处理后实时显示摩擦系数-时间曲线.采用该技术试验了溅射沉积Ag膜在真空和原子氧辐照前后的摩擦性能,发现该膜具有较好的真空润滑性能,而在大气环境和原子氧辐照后的真空中摩擦系数均明最增大,润滑性能显著退化.结果表明.该摩擦试验技术可以获得模拟空问环境下的摩擦试验数据,适用于研究材料的空间环境摩擦学性能.     

改性纳米h-BN润滑油添加剂对缸套-活塞环摩擦学性能的影响

在缸套-活塞环摩擦副中,当活塞在上、下止点处为零速,难以形成油膜,且在气缸的高温工况下,其他部位的油膜也会被破坏,从而造成缸套-活塞环的摩擦功耗增加和磨损加剧。采用优质润滑油是提高缸套-活塞环润滑与摩擦特性的重要手段。制备改性纳米六方氮化硼(h-BN)颗粒并将其按不同质量分数分散至聚α-烯烃（PAO10）基础油中,使用R-tec摩擦磨损试验机开展不同载荷下的往复摩擦试验,通过观测摩擦因数、磨损体积和缸套磨损表面、磨损元素及三维形貌参数,研究改性纳米h-BN添加剂对缸套材料摩擦学性能的影响以及减摩抗磨润滑机制。结果表明：加入改性纳米h-BN添加剂可以显著降低缸套-活塞环摩擦副的摩擦因数,减少磨损量,加入质量分数0.25%的添加剂在50 N、3 Hz工况下可使摩擦因数降低33.87%,磨损体积降低23.32%;在载荷及摩擦热作用下纳米h-BN添加剂可以在磨损表面形成摩擦保护膜,可以改善缸套的表面粗糙度,创造优良的润滑环境,提升其摩擦学性能。     

弹性悬臂梁摩擦力测量机构的设计

摩擦力的测量始终是摩擦磨损试验机的重要组成部分之一。在自行开发的模拟缸套 /活塞环摩擦学性能的试验机中 ,采用弹性悬臂梁配合力传感器进行摩擦力的测量。推导了弹性悬臂梁测量摩擦力的公式 ,并用有限元软件分析了弹性悬臂梁的变形 ,确定了合适的截面形状。经试验验证 ,设计的摩擦试验机能够基本真实地反映缸套 /活塞环摩擦副的运动和摩擦学规律 ,具有较强的可信度。