基于疲劳与磨损的曲轴主动再制造时机选择

为了解决再制造时机不确定问题,从疲劳和磨损两方面研究了曲轴的主动再制造时机。根据疲劳强度冗余因子及最小油膜厚度临界阈值,提出疲劳主动再制造时机与磨损主动再制造时机的概念。运用非线性多体动力学软件AVL-EXCITE,建立了柴油机连杆大头轴承的弹性液体动力润滑仿真计算模型,用于计算轴承的最小油膜厚度,并以Holland法验证模型的可靠性。综合考虑疲劳和磨损主动再制造时机,建立了曲轴主动再制造时机选择流程,以确定曲轴的最佳再制造时机。以某型号柴油机曲轴为例,验证了所提方法的有效性和可行性。     

表面织构形状对牙轮钻头轴承摩擦学性能影响的实验研究

牙轮钻头滑动轴承作为钻头破岩过程中传递载荷的关键部件,在低速重载的钻井过程中易发生黏着磨损失效。为改善牙轮钻头滑动轴承的耐磨性能,利用纳秒激光雕刻技术,在牙轮钻头滑动轴承轴颈表面加工了面积比为10%、深度为20μm的圆形、矩形、三角形及复合织构;基于赫兹相似理论,设计近似模拟钻头轴承工况的环-块配对副单元实验方案,并在UMT摩擦试验机上开展织构形状对钻头滑动轴承摩擦副摩擦因数、磨损量、温升变化和微观形貌影响规律的实验研究。结果表明:仿生织构的形状及布置方式对减摩和耐磨效果影响极大,其中圆形、矩形织构的减摩和耐磨性能最优,其次为三角形织构,而复合织构反而增大了摩擦因数及磨损量;单一织构对试件磨损量及温升的影响不大,而复合织构在增加摩擦的同时温度有明显升高,不利于井下高温环境下延长牙轮钻头寿命。     

二维层状Ni/β-Ni(OH)2纳米复合材料的制备及其摩擦学性能研究

采用水热反应制备出β-Ni(OH)2,然后通过水热还原得到Ni/β-Ni(OH)2纳米复合粉体材料,采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的相结构、成分及形貌进行表征分析。采用四球摩擦磨损试验机评价制备的Ni/β-Ni(OH)2作为润滑油添加剂的摩擦学性能,基础油为PAO6。摩擦试验后,采用SEM分析典型试验钢球磨斑的表面形貌,利用能谱仪(EDS)研究磨斑表面化学元素的组成,探讨Ni/β-Ni(OH)2纳米复合润滑添加剂的减摩抗磨机制。结果表明:Ni/β-Ni(OH)2纳米复合材料作为润滑添加剂具有极好的减摩抗磨性能,显著优于基础油PAO6和未负载纳米Ni的二维β-Ni(OH)2层状材料;与基础油相比,添加0.1%质量分数Ni/β-Ni(OH)2添加剂的油样的摩擦因数和磨斑直径分别降低了17.6%和41.5%;Ni/β-Ni(OH)2纳米复合粉体综合了纳米Ni及层状β-Ni(OH)2两部分结构特性,在摩擦过程中,复合材料中的纳米金属粒子Ni与层状结构材料β-Ni(OH)2能够相互增强起到协同润滑作用。     

干式制动条件下带式输送机摩擦片摩擦行为学的研究

为提升带式输送机制动性能,在分析影响带式输送机制动性能因素的基础上,基于制动轮和摩擦片搭建试验平台,验证基于桐油改性酚醛树脂(样品1)和基于腰果壳油改性酚醛树脂(样品2)的两种摩擦片的摩擦特性和磨损特性。基于两种摩擦片在不同制动条件下摩擦学分析,为改进带式输送机的摩擦片提供指导。     

25CrNi2MoV钢的微动磨损性能

采用微动摩擦磨损试验机在干摩擦条件下对新型高速重载传动轴用25CrNi2MoV钢进行微动磨损试验,研究了不同载荷(50~200N)和频率(15~30Hz)下该钢的微动磨损性能。结果表明:在频率为20Hz条件下,当载荷由50N增至200N时,25CrNi2MoV钢的平均摩擦因数由0.766减至0.661,磨损体积由19.65×10^-3 mm^3增至75.83×10^-3 mm^3;在载荷为30N条件下,当频率由15Hz增至30Hz时,平均摩擦因数由0.790增至0.905,磨损体积由11.43×10^-3 mm^3增至23.88×10^-3 mm^3;在不同试验参数下,25CrNi2MoV钢磨损表面均出现了氧化和犁沟现象,磨损机制包含氧化磨损和磨粒磨损;在频率为20Hz条件下,载荷为50,100N时,25CrNi2MoV钢的磨损机制以黏着磨损为主,载荷为150,200N时,主要磨损机制为疲劳磨损;在载荷为30N条件下,频率为15~25Hz时,磨损机制以磨粒磨损为主,当频率增至30Hz时,磨损机制以疲劳磨损为主。     

伞帽用高铬铸铁在热强碱腐蚀环境下的磨损分析

针对氧化铝行业中常用的Cr28和Cr20高铬铸铁伞帽在相同工况条件下的磨损机理进行分析,并对比研究了实际生产中两种失效材料的成分、组织及性能。结果表明,伞帽部件在高温强碱腐蚀条件下受到外界冲刷时,磨损量由微切削磨损与变形磨损这两种机制共同决定。含铬量较高的Cr28高铬铸铁,其冲刷和抗腐蚀磨损性能均优于Cr20高铬铸铁。伞帽服役寿命主要受浆料和表层的铸铁材料两大因素影响。两种试验材料经淬火+回火处理后,基体组织中主要为回火马氏体+M₇C₃型碳化物+少量残留奥氏体,其中含铬量较高的Cr28高铬铸铁中共晶碳化物含量更高,且分布更加弥散,其平均硬度值为64.0 HRC,高于Cr20高铬铸铁的60.2 HRC。最终确定Cr28高铬铸铁作为伞帽材质更能满足氧化铝生产及设备检修周期的需要。