脂润滑条件下闸门底枢摩擦副磨损失效评价

采用摩擦磨损试验机,获得了QAL9-4/40Cr和ZCuAl8Mn13Fe3/40Cr两种闸门底枢摩擦副在不同接触应力的脂润滑条件下的摩擦学特性,并运用灰色系统理论GM（1,1）模型对其达到许用磨损量的磨损失效进行了评价。低速重载条件下,两种摩擦副的实际接触应力在许用应力之下时,其磨损形式均以犁切为主,且磨损量随接触应力的增大而增大,摩擦因数随着接触应力的增大而减小;反之,其磨损形式均以黏着为主,且磨损速度、摩擦因数均会急剧增加。受同一接触应力作用时,QAL9-4/40Cr具有更好的耐磨性。理论模型对磨损失效的预测结果与实测值吻合度达到95%。     

人字闸门底枢摩擦副磨损试验台的设计

实践证明磨损是底枢摩擦副失效的主要原因。为了研究人字闸门底枢摩擦副的磨损机理及其影响行为,以三峡闸门为研究对象,深入分析其底枢的受力及应力分布情况,通过计算闸门运行时的各项力矩确定启闭方案,以相似理论作为理论计算依据,完成了试验台的基本结构尺寸设计;通过启闭液压缸、加载液压缸和摩擦阻尼装置模拟实际闸门的启闭、实际闸门的重量以及水压对闸门的影响;通过测定液压缸两端的油压能够较好地测量闸门底枢的实际摩擦系数。通过测控系统,该试验台能在设定参数下完成底枢摩擦副的往复摩擦实验,从而为人字闸门底枢的设计和维护提供了试验分析数据。     

船闸人字闸门底枢摩擦副接触应力分析

底枢是人字闸门的重要的支承运转部件,其磨损将造成人字闸门失效,影响船闸功能。对闸门底枢摩擦副进行受力分析,对其受闸门自重和外载荷时的接触应力计算公式进行推导,再利用ANSYS软件对闸门底枢蘑菇头受自重和外荷载时的接触应力分布进行有限元分析,将将理论计算结果和有限元结果进行比较,二者误差较小,证明了理论公式的合理性。该公式结果表明:最大接触应力出现在外载荷的垂直接触点;最大接触应力与各点的接触应力随着外载荷的增大而增大,且呈正比关系;接触应力分布关于外载荷倾角有对称分布部分,最大接触应力随着外载荷倾角的增大而增大;闸门底枢半径增大,接触应力减少。     

基于磨损失效评估的人字闸门底枢摩擦副设计软件开发

磨损是目前人字闸门底枢摩擦副失效的重要形式,本文从工程实际和等效模拟磨损试验出发,基于摩擦学基础理论的研究成果,结合常见人字闸门底枢摩擦副的工作原理、结构特点、接触模型和磨损失效问题,利用接触疲劳、弹流润滑、磨损预测与演化规律等摩擦学的基本理论和方法,选用国内人字闸门运行参数和相同工况条件下的底枢摩擦副模拟磨损试验数据对底枢摩擦学设计和分析方法进行深入探讨。采用C#编程语言和MATLAB程序语言,开发了基于磨损失效评估的人字闸门底枢摩擦副设计系统计算软件。该系统软件具有良好的人机交互功能,通过简单的数据输入获得底枢接触应力大小以及预估使用寿命,为我国同类底枢的设计与维修更换提供精准快捷方法,节省了重新计算与设计的时间。     

人字闸门底枢摩擦副模拟试验台液压系统分析与优化

为研究人字闸门底枢摩擦副运行时的摩擦磨损情况及主要影响因素,根据相似性设计并建造了液压驱动式模拟试验台。调试过程中发现闸门运行时抖动厉害。为减小闸门的抖动,对其液压系统进行数学建模,并借助Simulink进行动态特性分析。将理论计算结果与试验数据进行对比分析,结果表明:闸门在运行过程中出现抖动是由于在振荡时间内闸门速度发生波动引起的,并且发现闸门的抖动与负载无关,而与流速有着密切的关系;并提出了通过振荡时间内改变流速的方法来减小闸门的抖动,有效地减小闸门的抖动以及抖动的时间。     

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。     

低速重载球面摩擦副石墨镶嵌润滑结构设计及比较

人字闸门底枢作为半球面摩擦副,在水下长时间以低速、重载工况运行,易因磨损导致故障。传统的油脂润滑容易造成环境污染,而固体镶嵌润滑是更为适宜的润滑方式。为了研究不同材料和轴瓦镶嵌结构对底枢摩擦副摩擦学性能的影响,通过试验得到石墨填充润滑材料的力学性能以及不同条件下的摩擦因数;以三峡大坝人字闸门底枢为研究对象,从工程实际与理论分析角度设计了相同孔径和渐变孔径2种不同轴瓦镶嵌结构,利用有限元软件分析了球面静态接触和旋转运行状态下的接触应力,对比了光滑轴瓦、相同孔轴瓦和渐变孔轴瓦的理论摩擦因数。结果表明：从应力角度,相同镶嵌结构下石墨润滑优于高分子赛龙材料润滑;在相同填充面积条件下,3种结构中最大等效应力从大到小依次为渐变孔结构、相同孔结构和光滑结构,而从润滑以及理论摩擦因数角度看,渐变孔结构性能最好,然后依次为相同孔结构和光滑结构;相比镶嵌孔路径,无镶嵌孔路径上的轴瓦等效应力较小。因此,在实际应用中,应确保力学偏置方向与轴瓦的无镶嵌孔区域相符,以减小应力集中并提高润滑性能。     

ANSYS Workbench的人字闸门底枢接触应力有限元分析

针对人字闸门底枢结构特点,采有限元软件ANSYS Workbench对人字闸门底枢的三维非线性接触分析模型进行建立。使用有限元计算方式,在Static Structural(ANSYS)中对人字闸门底枢的接触应力进行仿真计算,获取了轴瓦、蘑菇头不同部位接触应力大小、位置、分布计算结果。从有限元计算结果和经验公式计算结果的分析中发现两种方法结果相近,表明用ANSYS Workbench对人字闸门底枢接触问题进行数值分析是可行的,计算结果符合底枢在真实情况下的受力;在满足一定的工程精度条件下,可采用人字闸门底枢有限元仿真来快速获得相关结果,具有一定的工程参考价值。     

铜合金镶嵌石墨材料的摩擦磨损性能

将硬度和强度不同的2种石墨分别镶嵌于Cu-15Ni-8Sn合金基体上,然后将Cu-15Ni-8Sn合金镶嵌石墨材料与05Cr17Ni4Cu4Nb沉淀硬化不锈钢组成摩擦副,研究了不同载荷(490,980,1470N)和润滑条件(干摩擦与湿摩擦)下该材料的摩擦磨损性能.结果表明:干摩擦条件下该材料的摩擦因数随载荷的增大基本...     

石墨填充聚醚酰亚胺摩擦学性能分析

在M-200摩擦试验机上进行不同含量石墨填充PEI基复合材料的摩擦磨损试验,利用扫描电子显微镜分析了断口和磨损表面的显微结构,并分析了磨损机制。考察了表面硬度随含量填充量的变化规律。试验结果表明:石墨在复合材料基体中呈片状结构,磨损过程中易形成转移膜,从而改善了摩擦磨损情况,其中填充质量分数10%石墨的PEI基复合材料摩擦因数最低,填充30%石墨的复合材料磨损率最低,材料表面硬度随着填充石墨含量的增加而降低,石墨填充量在5%～30%之间表面硬度下降平缓,当填充量超过30%时,材料表面硬度下降剧烈。     

石墨含量对石墨固体润滑涂层摩擦学性能的影响

利用简便的刷涂法在钢基体表面制备了石墨固体润滑涂层。利用MM-200型摩擦磨损试验机对不同石墨含量的固体润滑涂层进行了详细的摩擦学性能对比试验。结果发现．石墨固体润滑涂层的摩擦学性能与石墨含量之间呈“马鞍形”变化规律，当石墨的质量分数为28％时，固体润滑涂层的减摩、耐磨性能最佳。     

油润滑大pv值枢轴宝石轴承的摩擦学特性研究

对大 pv值枢轴宝石轴承在 8种矿物油及 3种合成润滑油作用下的摩擦学性能进行试验研究。结果表明 ,在矿物油润滑下 ,不同抗磨添加剂的枢轴磨损率顺序为 T3 0 6>Mo S2 >T3 0 9>T3 51 >T3 2 1 >T3 0 5>金微油>T3 61 ,其中 T3 0 6作用下轴承的摩擦扭矩为最大 ,T3 0 5与金微油作用下摩擦扭矩为最小 ;在氟醚油、氟氯碳油和聚乙二醇作用下 ,枢轴宝石轴承均可形成良好的吸附油膜 ,较矿物油相比 ,其摩擦力矩与磨损率呈较大幅度下降 ,其中尤以聚乙二醇的作用效果最为突出     

几种人字门底枢材料的摩擦磨损性能研究

通过摩擦磨损试验和摆动试验对比考察了几种人字门底枢材料在水润滑和脂润滑条件下摩擦磨损性能,并进行摩擦磨损机制分析,选出一种综合性能较好的材料,进行一些机械性能的测试,为下一步台架模拟试验作准备。研究表明：一种新材料FZ5（3）在摩擦磨损试验和摆动试验中都表现出优异的性能,通过硬度测量、拉伸性能等试验表明其具有优良的机械性能。     

高水基液压阀陶瓷摩擦副摩擦学性能研究

为选择适合的高水基乳化液液压阀摩擦副材料,探讨ZrO2与不同结构陶瓷组成的摩擦副在高水基乳化液润滑状态下的摩擦磨损特性。采用摩擦磨损试验机,在不同载荷和滑动速度下,研究在高水基乳化液介质中4种不同陶瓷材料（ZrO2、Al2O3、Si3N4和SiC）分别与ZrO2配副的摩擦学性能,并探讨不同组合陶瓷摩擦副的磨损机制。结果表明：在高水基乳化液中,各陶瓷的摩擦因数均随着滑动速度的增大而降低,其中Al2O3陶瓷的摩擦因数最小;ZrO2、Al2O3和Si3N4陶瓷的摩擦因数受载荷的影响较小,SiC陶瓷的摩擦因数则随着载荷的增大而骤增;各陶瓷的磨损体积都随着速度和载荷的增大而增大,其中Al2O3/ZrO2陶瓷摩擦副的磨损体积最小,其磨损机制以磨粒磨损和微疲劳磨损为主。研究表明,在不同工况下,Al2O3与ZrO2陶瓷配副的摩擦因数和磨损体积均为最低值,更适合作为高水基乳化液液压阀的摩擦副材料。     

浸渍石墨配对9Cr18密封摩擦副的摩擦特性

针对无压喷油运行工况下机械密封端面磨损严重问题,基于多功能摩擦磨损试验机开展浸呋喃树脂石墨M180K和浸锑石墨M181D配对9Cr18金属环的摩擦磨损试验。探讨操作工况参数轴向载荷和线速度对浸渍石墨摩擦因数和摩擦扭矩两摩擦特性参数的影响,对比研究不同摩擦状态下线速度对两摩擦特性参数的影响,并基于三维形貌仪采集2种浸渍石墨试验前后的表面形貌。结果表明：低黏油润滑工况,一定范围内提高pv值有助于减小浸渍石墨摩擦因数,但轴向载荷的增加提高了摩擦扭矩;而较大轴向载荷时,增加线速度有助于减小摩擦扭矩;相同操作工况和摩擦状态下,浸锑石墨摩擦因数显著小于浸呋喃树脂石墨对应值且表面磨损轻微;相比而言,浸锑石墨的耐磨性更优异,更适用高参工况。     

The Effect of Different Temperatures on Friction and Wear Properties of CFRPEEK against AISI 431 Steel under Water Lubrication

The tribological behavior of 30 vol% carbon fiber–reinforced polyetheretherketone (CFRPEEK) against AISI 431 steel under different temperatures of water lubrication was investigated. Friction and wear tests were carried out on a disc-on-disc contact test apparatus under different operating conditions. The results reveal that the lubricant temperature has a significant effect on the friction and wear properties of CFRPEEK sliding against AISI 431 steel. The average friction coefficient and wear rate of CFRPEEK increase with increasing lubricant temperature. However, the wear rate of AISI 431 steel did not have a positive correlation with the wear rate of CFRPEEK under different temperatures of water lubrication. Moreover, the original and worn surfaces of CFRPEEK and AISI 431 steel were imaged by environmental scanning electron microscopy and optical microscopy, respectively. The main tribological mechanisms of CFRPEEK sliding against AISI 431 steel were adhesive wear, and increasing the temperature of the lubricant could accelerate wear.     

外加电磁场对金属材料摩擦副摩擦学性能影响的研究进展

外加电磁场是改善摩擦副摩擦学性能的途径之一。从外加电磁场对位错运动的促进、接触表面氧化的增强和磨屑的细化氧化3个方面,综述了电磁场对金属材料摩擦副摩擦学性能改善的机理,介绍了外加电磁场类型、磁场强度、磁场施加方向、磁场频率以及摩擦副材料的磁导率大小及差异、外加磁性颗粒尺度对摩擦副摩擦磨损的影响,指出了未来电磁场抗磨减摩的研究方向。     

SiC和石墨颗粒混杂增强铜基复合材料的摩擦磨损性能

采用粉末冶金方法制备了SiC和石墨混杂增强铜基复合材料,研究了该复合材料在不同载荷条件下的摩擦磨损性能,并通过观察磨损表面形貌,研究其磨损机理。结果表明:在摩擦过程中,SiC颗粒作为载荷的主要承载单元,起到了较好的硬质承载支点的作用,石墨颗粒则发挥了较好的自润滑减摩效果,二者协同作用明显提高了铜基复合材料的耐磨性;该复合材料的磨损机理主要以磨粒磨损为主。