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。     

高副接触润滑油膜摩擦力测量系统

设计制造高副接触润滑油膜摩擦力测量系统。介绍该测量装置的结构组成和测试原理,选取2种PAO润滑油对纯滑动条件下的摩擦力进行实时测量,分别得到升速和降速过程中摩擦因数的变化曲线。依据摩擦因数曲线的变化趋势可界定出接触副润滑状态,表明该测量装置可用于评定润滑油的成膜特性和流变特性及摩擦副的表面特性,并为验证和改进已有润滑模型提供实验支持。     

热轧润滑剂用基础油的点接触和线接触高温减摩性能研究

用多功能SRV试验机评价了3种热轧润滑剂用基础油在点接触和线接触形式下的高温减摩性能。试验结果表明：在试验负荷范围内，当试验温度不大于300℃时，3种基础油的点接触和线接触摩擦因数都非常小，其摩擦因数在0．10—0．14之间，而且摩擦因数在试验过程中变化非常平稳；除了合成油和矿物油在试验负荷为20N的情况外，3种基础油在400℃时的点接触摩擦因数和线接触摩擦因数之间存在非常大的差异，点接触的摩擦因数非常高，而线接触摩擦因数则非常低；试验温度为500℃时，3种基础油的点接触摩擦因数和线接触摩擦因数都比较高，但线接触摩擦因数要比点接触摩擦因数低。     

高载荷条件下的材料表面摩擦因数测量

针对材料表面高载荷条件的要求，提出了测量摩擦因数的方法，并进行了相应测试装置的设计，该测试装置由正向加载装置、侧向加载装置和数据处理装置3部分组成。可以用来测量高载荷条件下材料表面的静摩擦因数和滑动摩擦因数，同时得到整个滑动过程中摩擦因数变化情况。利用该装置对某国防减摩涂层进行了测试，结果表明在高载荷条件下该涂层对碳钢表面具有较好的减摩效果。     

工艺参数对铝合金板筋摩擦因数的影响

利用自行研制的新型摩擦测试装置,对铝合金板成形过程拉深筋部位摩擦因数进行了测试实验.探讨了压边力、拉延速度、润滑状态等3种工艺参数对拉深筋部位摩擦因数的影响.实验结果表明,在润滑状态下,摩擦因数随拉延速度的增加先增大后减小,随压边力的增加先减小后增大;在无润滑状态下,虽然在拉延初期摩擦因数随拉延速度的增加呈不规则变化,但是当拉延速度达到9 mm/s以后摩擦因数随拉延速度的增加而减小,随压边力的增加先增大后减小.在某些条件下,润滑状态下的摩擦因数反而比无润滑状态下的大,主要原因是润滑油膜对铝合金板与模具表面之间有较大的吸附力.     

考虑边界膜强度的滑动摩擦副混合润滑模型研究

针对边界膜对摩擦副润滑状态的影响，提出一种能够综合反映压力及剪切速率对边界膜失效综合影响的边界膜强度模型，并基于润滑状态测试结果通过拟合获得模型参数；将该边界膜强度模型与流体动压润滑模型、粗糙表面接触模型耦合，建立考虑边界膜强度的混合润滑模型，并通过轴瓦摩擦实验机润滑测试结果对模拟结果进行验证。和现有典型混合润滑模型相比较，该混合润滑模型可以更准确地反映摩擦副的实际润滑状态以及摩擦因数变化规律。运用考虑边界膜强度的混合润滑模型分析轴瓦零件润滑状态转化特性和机制。结果表明：在存在边界润滑的混合润滑条件下，当加载力小于临界载荷，边界膜几乎未发生破裂，摩擦因数随载荷增加缓慢变大，其数值均较小；当加载力加至临界载荷，边界膜破裂，摩擦副微凸体接触区域出现干摩擦，摩擦因数出现突然增加，表明该摩擦副由边界润滑为主的混合润滑状态过渡到以干摩擦为主的润滑状态。     

基于推力轴承结构的润滑膜厚与摩擦因数测量系统

开发一种基于推力轴承结构的润滑膜厚与摩擦因数测量系统。该测量系统在较低速度下可实现膜厚与摩擦因数的同步测量，在较高速度下可通过保持架固定和玻璃盘回转模式实现润滑油膜测量，通过保持架自由回转和玻璃盘固定模式实现摩擦因数的测量。通过测量不同载荷下的润滑油膜厚度随速度变化曲线，以及与单点接触的测量结果进行定量对比，验证了该测量系统的可靠性。测量得到的摩擦因数曲线表明了滚动体打滑现象的存在。该测量装置为润滑剂特性和滚动轴承润滑特性研究提供了一种评价方法。     

在不同润滑油下齿轮锻造材料摩擦特性研究

采用销-盘摩擦副接触方式在不同流体润滑及载荷下,对齿轮锻造用SCr420H合金结构钢进行摩擦试验.采用齿轮油、石蜡油以及加工润滑油润滑.利用在不同润滑及载荷下随速度变化的摩擦因数变化曲线图分析摩擦材料表面摩擦特性.利用Stribeck曲线和摩擦表面形貌SEM照片分析在不同润滑油及载荷下的摩擦状态和摩擦行为.结果表明:SCr420H合金结构钢在最低动黏度的石蜡油润滑下摩擦因数最高,且随速度增大而减少;在齿轮油和加工润滑油润滑下,最低载荷时具有最高的摩擦因数,但摩擦因数随载荷增大而减少,速度对摩擦因数影响不大;在齿轮油和加工润滑油润滑下摩擦副处于流体润滑状态,在石蜡油润滑下显示临界润滑摩擦状态.     

表面速度异向下的点接触润滑油膜试验机研制及膜厚测量

弹流润滑领域中,润滑油膜的形态、厚度、摩擦力是研究接触区润滑状态,探究润滑机制极为重要的信息。研制表面速度异向下的点接触润滑油膜试验机,该试验机以多光束干涉法作为测量手段,结合弧形轨道实现接触副表面速度夹角的变化;使用旋转系统将接触副系统摩擦力转变为压力,利用高精度压力传感器及摩擦力合力公式,实现表面速度异向下的点接触摩擦力测量和计算。在限量供油条件下对表面速度异向的点接触润滑油膜形态与膜厚进行了观测,探究速度夹角对乏油状态改善及油膜形态变化的影响。结果表明：改变接触副表面速度方向,入口油池得到改善,中心膜厚增加。     

高载荷条件下环氧树脂涂层摩擦学性能研究

以45#钢为基体制备了环氧树脂(EP)涂层,并用自制的摩擦因数测试装置研究了该涂层在不同润滑条件下的摩擦学性能.结果表明:加载力在500～2 500 N时,EP涂层具有优良的减摩性能,并随着载荷增加,摩擦因数呈下降趋势;添加润滑剂后,可进一步降低涂层摩擦因数,其中固体润滑脂润滑效果最好,最低动摩擦因数达到0.048.     

接触面积对天然软骨摩擦行为的影响

采用UMT-2型微观多功能测试系统,在试验环境为牛血清,法向加载应力1 MPa,在3种不同的接触面积下分别测定了天然关节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;接触面积影响软骨摩擦副的摩擦行为,与摩擦因数和波动位移呈负相关;较大的接触面积产生较低的摩擦因数和波动位移。     

螺旋槽旋转密封环润滑状态转变预测

针对螺旋槽旋转密封润滑状态随转速变化,建立分析润滑特性的数学模型。采用有限体积法对雷诺方程进行数值离散,基于贴体坐标变换与质量守恒边界条件,获得了流体润滑模型。采用分形接触模型描述混合润滑状态时的粗糙峰接触特性。数学模型能够对混合润滑和流体润滑状态下的润滑特性进行模拟,获得了全转速范围内摩擦因数的变化规律,并得到了试验验证。得到了脱开转速,并拟合脱开转速随入口油压变化的规律曲线,利用该曲线能有效判断密封摩擦副润滑状态转变的转速。     

粗糙度各向异性对润滑接触面摩擦的影响

齿轮、轴承、凸轮等重载接触副的性能受表面粗糙度的显著影响。高负载情况下的摩擦因数与润滑接触面粗糙度的各向异性相关。测量的表面粗糙度可以分解为一系列具有不同波长、幅值的正弦表面粗糙度,因此,考虑各向异性正弦表面粗糙度,构建粗糙表面点接触瞬态弹性流体动力润滑(TEHL)模型,提出基于多重网格算法的粗网格构造新方法,提高粗糙表面润滑问题求解的稳健性。研究表面粗糙度各向异性对高负载情况下摩擦因数的影响规律。结果表明,粗糙度的各向异性影响接触面压力、油膜厚度分布、粗糙度形变量,从而影响摩擦因数。提出一个组合函数来量化粗糙度各向异性对摩擦因数的影响,表明全膜润滑到混合润滑的过渡不仅与载荷、速度等工况参数相关,还与粗糙度各向异性相关。     

球-环接触摩擦力测量系统的研制*

研制一种球-环接触摩擦力测量系统,该系统可以模拟滚动轴承中滚动体与轴承外圈之间的接触,通过调节球和环的转速可以测得不同滑滚比下的摩擦力。介绍系统的组成和测量原理,选用PAO20和PAO40两种基础油进行测量试验,验证系统的准确性。使用该系统测得不同滑滚比、卷吸速度及黏度工况下的摩擦因数变化曲线。结果表明:摩擦因数随滑滚比的增大而缓慢增大直至平缓,随卷吸速度的增大而逐渐减小。该结果与经典的润滑理论的结果一致,验证了测量装置的准确性。     

双电层电粘度对薄膜润滑影响的试验研究与数值分析

由于固液界面处存在双电层,理论和试验研究都表明该效应对薄膜润滑有较为明显的影响。首先,利用自行设计的外加电场重构双电层装置进行了组合滑块水润滑试验,结果分析表明:双电层所引起的电粘度效应对流体润滑中摩擦因数有明显影响,另外当摩擦副的材料不同时,摩擦因数的变化规律不同。然后,又对KCl(氯化钾)溶液进行了组合滑块试验,进一步研究了离子浓度对电粘度效应的影响,在不同速度和溶液浓度的工况下,对摩擦因数进行了测量。结果表明:低浓度溶液使摩擦因数明显增加,浓度高时摩擦因数减小;随着速度的增加,双电层效应对摩擦因数的影响减小。最后,对试验工况进行了数值分析。     

高载荷条件下石墨-石墨摩擦副的摩擦学特性研究

利用研制的高载荷条件下摩擦因数测试装置,研究了石墨/石墨摩擦副在空气、水和油介质中的摩擦学特性。结果表明在4~15MPa范围内,随着载荷的增加,摩擦副在空气、水和油介质中的摩擦因数都逐渐降低;在油介质中摩擦副的摩擦因数最小,在水介质中摩擦因数变化最平稳,在空气中摩擦因数最大,且随载荷的增加变化幅度最大。磨损表面原始形貌对比分析表明,在空气中,摩擦副表面处于边界润滑状态,主要磨损机制是粘着磨损和犁削;水润滑条件下为轻微犁削;油润滑条件下,摩擦副表面处于为边界润滑和流体润滑状态,油中的减摩剂对试样表面有抛光作用。     

基于接触电阻法的球-盘摩擦副点接触润滑状态研究

运用接触电阻法分别研究外载荷、滑动速度对球-盘点接触摩擦副润滑状态的影响规律.试验结果表明,接触电阻值随载荷的增大逐渐减小后趋于稳定,随滑动速度的增大逐渐增大但当载荷较大、速度增大到某一值时有减小的趋势;建立接触电阻与膜厚比的关联曲线,能够快速、直观地判定边界润滑状态和混合润滑状态之间的过渡转换,并能判断出混合润滑状态中起主导作用的润滑状态.     

赛龙轴承材料摩擦学性能的试验研究

利用数显式高速环块摩擦试验机,对赛龙轴承试块/镀镍钢环配副,分别在干摩擦、湿润滑、海水润滑条件下,进行摩擦磨损试验研究,分析赛龙轴承的摩擦磨损性能.结果表明:赛龙干摩擦时的平均摩擦因数为0.4左右,相对其他非金属材料,赛龙的干摩擦性能较好,但赛龙不耐高温,高温时材料表面会被破坏生成丝状磨屑;湿润滑时赛龙的摩擦因数比干摩擦时的低,说明湿润滑时已处于边界润滑状态;海水润滑时摩擦因数较低,此时润滑状态逐渐变为完全流体动压润滑状态.正交试验结果表明,干摩擦和湿润滑时,转速变化对摩擦因数的影响较大;海水润滑时,载荷变化对摩擦因数影响较大.     

表面微织构影响点接触润滑摩擦性能的实验研究

针对球-盘高副点接触开展微织构表面摩擦学性能实验研究。采用激光工艺在试样表面上加工出具有一定形状、深度和面积比的矩形微织构,采用三维表面形貌仪测量微织构的形貌特征,在摩擦磨损实验机上进行摩擦学实验,研究往复运动模式下微织构深度、间距等参数对球-盘点接触润滑摩擦性能的影响。结果表明:较浅的微织构具有相对较小的摩擦因数;较高频率下微织构表现出较好的润滑和减摩效果;沿运动方向的微织构间距增大,摩擦因数逐渐降低,超过Hertz接触直径之后,摩擦因数变化不明显;垂直于运动方向微织构边长增大,摩擦因数呈现先减小后增大的变化趋势。     

空间机构MoS2固体润滑真空摩擦特性研究

研究超高强度不锈钢CF170材料上MoS_2固体复合润滑膜的真空摩擦特性和耐湿热性能,为空间机构产品选用可靠的MoS_2润滑膜提供理论基础和试验数据。在CF170材料的表面分别制备有机黏结MoS_2复合润滑膜、无机黏结MoS_2复合润滑膜和溅射MoS_2复合润滑膜,进行摩擦磨损试验和耐湿热性能试验,结合光学显微镜和电子扫描显微镜对摩擦磨损形貌进行微观分析。通过分析可知,有机黏结MoS_2复合润滑膜在摩擦过程中形成滑移面以降低摩擦因数;无机黏结MoS_2复合润滑膜在摩擦过程中使摩擦偶件与试件之间的摩擦转换为滚动摩擦降低摩擦因数和延长耐磨寿命;溅射MoS_2复合润滑膜在摩擦过程中被摩擦偶件剪切剥离,摩擦由点接触逐步过渡到面接触,增强了摩擦副之间的润滑效果。试验结果表明:溅射MoS_2复合润滑膜平均摩擦因数较小,耐磨寿命较长,磨损率很低,并且具有良好的耐湿热性能,适用于空间机构的润滑。