制动盘温度的有限元计算与实验研究

运用传热学中的有限元法，计算了钢制制动盘表面温度及温度分布，并在MM－1000摩擦磨损实验机上对钢与石棉和半金属摩擦材料组成的制动摩擦副进行了实验研究。计算结果表明，在实验研究条件下，当制动摩擦温度处于稳定状态后，制动盘表面温度可达1000℃以上，而且与对偶所用的摩擦材料有关。与散热能力强的半金属摩擦材料配副时，制前盘表面温度低。可测部位的测定值、制动后钢的热震开裂和组织变化均表明，实验结果与计算值基本一致。     

盘式刹车制动盘热应力弹性计算及分析

建立了石油钻采设备用盘式刹车制动盘热应力计算数学模型，并应用有限元方法计算了连续下放管柱时制动盘的热应力场。计算与分析表明，制动盘热应力有如下特征：制动盘周向热应力最大，热应力梯度主要在轴向，摩擦表面层1~2mm处是高热应力区；下放一根管柱时制动盘摩擦表面层的等效效应力具有微观脉动性，连续下放管柱对具有宏观波动性；制动盘摩擦表面层热应力值远大于其机械应力值，在某些工况下热应力峰值已超过常用工程材料的屈服极限。     

接触式机械密封稳态摩擦特性研究

接触式机械密封在运转中主要处于混合润滑状态，其端面间隙与表面粗糙度处于同一数量级。为探究混合润滑状态下接触式机械密封的摩擦磨损特性，分析端面温度和摩擦扭矩等性能参数受工况参数的影响规律，结合平均雷诺方程以及ZMC接触模型，求解混合润滑端面间的接触特性，建立混合润滑磨损模型，研究接触式机械密封在润滑条件下，摩擦特性参数随操作参数的变化规律，开展了相应的试验研究，并对理论分析结果进行验证。研究结果表明：随介质压力增加，微凸体接触力占比增加，通过改变端面间接触状态来改变摩擦状态；随转速增加，端面间接触状态不变，但转速加大了端面间磨损距离与温度，进而导致磨损加剧；在压力影响试验中，密封环温度和密封腔温度随压力变化成正比，且每次压力变化都使得密封环温度产生阶跃变化。所得结论对机械密封因过热和磨损导致的失效现象分析具有一定的理论指导意义。     

机械磨损部件的摩擦润滑自修复

磨损是导致能源浪费和机械零件失效的主要原因之一，为减少或抑制摩擦磨损，通过润滑油品配方设计和有效利用摩擦产生的物理化学作用，提出了摩擦适应，摩擦成膜自修复，原位摩擦化学自修复，微流变及场效应渗镀整平技术五种自修复机理。     

盘式刹车制动盘的高温失效机理和寿命计算

使用盘式刹车下放管柱数较多时，等效应力已超过制动盘材料（铸钢）的屈服极限，制动盘产生塑性变形。在分析盘式刹车热应力及温度场特征的基础上，指出热疲劳与蠕变的交互作用是制动盘失效的主要机理。依据热疲劳理论和蠕变理论导出了一次下放管柱作业过程中在变动温度、变动应力作用下制动盘的热疲劳损伤及蠕变损伤的计算公式，并根据疲劳－蠕变线性累积损伤法则导出制动盘破坏的寿命计算公式，认为总损伤φ≥1时，制动盘失效。     

泥浆泵缸套—活塞磨损失效分析

本文对NB_1-350泥浆泵缸套—活塞摩擦系统和NB_8-600泵双金属缸套进行了失效分析,用扫描电镜和X射线能谱仪对工作表面分别进行了形貌观察和微区成分测定,并辅以光学金相分析。作者认为,缸套—活塞摩擦副的失效是以切削磨损为主的磨料磨损。对于这种磨损失效,硬度是决定其耐磨性的主要因素,其耐磨性和磨损表面形貌也受表层组织及其均匀性、硬化层深度等内部条件以及工况条件如含砂量、泵压和泥浆pH值等的强烈影响。现场试验结果证明,对于试验材料,在泥浆含砂量、泵压、pH值等工况条件基本稳定的情况下,材料表面硬度愈高,缸套使用寿命愈长。     

钻井泵阀密封材料摩擦学性能的研究

钻井泵阀在含有固相微粒的泥浆中工作。因此，湿磨粒磨损和冲蚀磨损是导致泵阀及阀密封失效的主要磨损形式。为研究和优选钻井泵泵阀密封的摩擦副材料，文中通过４种聚合物材料与钢组成的摩擦副，在泥浆中磨损过程的试验研究，初步研究了其摩擦学性能，为选择钻井泵泵阀密封材料提供了重要参考。     

钢管扩径头重压摩擦副润滑技术研究及应用

通过对直缝埋弧焊管扩径机扩径头失效机理的研究,发现预防扩径头失效的关键是减少低速重压摩擦副的摩擦磨损.为了改善楔形摩擦副接触面的润滑状态,沙市管厂和某专业润滑油公司合作开发了全新的扩径专用油,该专用润滑油具有油性好、吸附能力强、低速重载时黏度高以及黏度受温度影响低等特点.同时选择了高强度、耐磨性好的高碳高铬冷作模具钢和...     

炭黑含量对定子用丁腈橡胶性能的影响

螺杆式水力机械主要由转子和定子组成,工作过程中定子橡胶受金属转子的冲击以及摩擦作用,常出现脱胶、撕裂、胶溶等现象,最终导致工具失效。为此,本文基于干摩擦条件下,研究炭黑份数对丁腈橡胶耐磨性及机械物理性能的影响,分析其磨损机理,为合理选择定子橡胶材料提供重要依据。     

钻井泵活塞与缸套摩擦磨损失效的系统分析

本文运用系统分析的方法对钻井泵易损件和关键件－活塞缸套副的摩擦磨损失效进行了讨论，指出胶心挤伤、刺伤、冲蚀掉块是活塞的主要损坏形式，整体联结强度低、弹性大、易变形是其根源；摩擦磨损、粘着磨损、三体硬粒磨损、刺伤是缸套的主要损坏形式，硬度低是其根本原因。并由失效分析引出了提高缸套孔壁硬度，改进活塞和进行新型设计的对策。     

钻机用胎式气动摩擦离合器失效原因分析

胎式气动摩擦离合器借助摩擦力传递扭矩,它是钻机传动机构中的一个重要组成部分。苏联的3Д-76型和43-76型钻机每台装有18个之多。这些离合器能满足传递大功率和在频繁短时间挂合的繁重工况下操作的要求。 胎式气动摩擦离合器摩擦副元件的失效主要为退化失效,即由摩擦块磨损和摩擦毂产生裂纹造成的失效。     

抽油泵摩擦副耐磨性能试验分析

通过对不同的材料及表面处理工艺的抽油泵泵筒和柱塞摩擦副耐磨性试验研究，对选用的摩擦副柱塞先失效原则进行了排序，将摩擦副磨损后的表面进行了电镜观察分析，认为45钢镍磷镀作泵筒和与45钢镀铬作柱塞组成的摩擦副是较理想的配磨组合。     

系统分析法在改善钻机刹车副的磨损特性上的应用

钻机刹车副可视为一个开放的、离散的、控制论的和非稳态的摩擦学系统,其失效是因为在起下钻作业时刹车副摩擦表面受周期性热负荷作用产生磨损和热裂。改善刹车副磨损特性的基本措施是优化设计参数和操作参数以及优选刹车副配对材料。根据温度准则,刹车副的理论升温特性曲线或临界摩擦功率曲线可用于优选上述参数。定速模拟试验推荐M/18—68、M/CM1和W/18—68为最优刹车副配对材料。     

钢丝绳在滚筒上的卷绕运动及磨损

在滚筒上卷绕多层钢丝绳时，主要失效形式是钢丝绳表面层钢丝的磨损和断丝。在剖析钢丝绳卷绕运动的基础上，探讨了钢丝绳在滚筒上的摩擦机理，分析了钢丝绳磨损和断丝的主要原因，并提出减轻钢丝绳磨损和延长使用寿命的措施是增设导向排绳机构、尽可能减小快绳摆角和适当加长倾斜段长度。     

钢-铜摩擦副选择性转移效应的研究

用XP摩擦磨损试验机考察了钢一铜摩擦副在三乙醇胺和甘油作润滑介质时的摩擦系数与磨损量,发现摩擦系数随着时间的延长而逐渐降低。用Image View分析系统进行摩擦副的磨损形貌分析,认为钢-铜摩擦副在甘油或三乙醇胺润滑下发生了选择性转移效应。建立了一个选择性转移效应模型来解释此现象。     

表面修饰的硼酸盐添加剂与ZDDP复配的摩擦性能

用四球摩擦磨损试验机研究了表面修饰的硼酸盐添加剂与一些抗磨减摩剂复配体系的摩擦学性能。结果表明，表面修饰的用酸盐与T202复配，其复配体系的抗磨性受其添加量的影响，而与T203或T205复配体系的抗磨性分别产生对抗效应或协同效应。表面修饰的硼酸盐与ZDDP系列添加剂复配体系的减摩性，与ZDDP相比没有明显的改善，但是加人苯三唑衍生物，复配体系的摩擦系数明显降低。摩擦表面的XPS分析表明，摩擦表面生成了BON化合物、BN、硫酸盐、磷酸盐、硫化物、氧化物的混合的摩擦化学反应膜。     

中国式的摩擦学:润滑在哪里?——对《摩擦学科学及工程应用现状与发展战略研究》的思考

凡是相互运动的表面都会产生摩擦与磨损。据统计,摩擦消耗掉全世界1/3的一次性能源,80%的机器零部件因磨损而失效。按摩擦、磨损损失占欧美工业国家GNP的百分比估算,我国因摩擦、磨损造成的损失超过1万亿元。2006—2007年,我国开展了"摩擦学科学及工程应用现状与发展战略研究"项目,对全国性重点行业摩擦学应用状况进行调研。本文对该调研中涉及润滑油脂的部分内容进行了评述,对我国摩擦学应用亟待加强、摩擦学与行业融合不够等问题进行了分析,提出了促进摩擦学应用的具体建议。     

钻井泵液力端易损件失效分析及对策

钻井泵液力端易损件失效的原因是：在侵蚀条件下，发生的摩擦磨损与三体硬粒磨损；在腐蚀应力条件下，疲劳裂纹形核，扩展，造成疲劳层起层，剥离；在高压，高速钻井液冲涮下，表层剥落，掉块，冲蚀成洞，刺成小道。针对这些原因提出了提高零件工作面硬度的化学热处理工艺，以使零件工作面更耐腐蚀和磨损；另外设计了泵阀与活塞用新型衬缘胶心。现场试验表明，采用上述对策提高了易损件的使用可靠性和使用寿命。     

Si-Sn型复合纳米粒子添加剂的摩擦磨损和自修复性能

采用化学方法制备了Si-Sn型复合纳米添加剂,分别采用四球摩擦磨损试验机和环-块摩擦磨损试验机考察了其作为矿物油添加剂的抗磨减摩性能及对磨损表面的修复作用。 用扫描电子显微镜、粗糙度测定仪以及X射线光电子能谱仪等对摩擦副磨损表面进行分析，并探讨其抗磨减摩作用机理。结果表明，Si-Sn型复合纳米添加剂具有优良的减摩抗磨性能,且对磨损表面具有一定的修复作用。Si-Sn型复合纳米添加剂在摩擦表面沉积并在接触区的高温、高压作用下熔融铺展,形成低剪切强度的表面膜,由于这层膜的剪切强度较低,可以减少摩擦界面的粘着磨损,表现出良好的减摩抗磨和自修复性能。     

同步器磨损失效过程及机理研究

采用CF-4 15W/40发动机油,在自行研制的WS2001变速箱同步器油品适应性评定试验台上对同步器发生磨损失效的过程进行研究,通过分析变速箱同步器的换挡特性曲线、摩擦因数与换挡次数的关系曲线,以及观察试验前后摩擦副的表面形貌,探究同步器磨损失效的机理。结果表明:随着换挡次数的增加,换挡位移急剧增加,换挡拨块磨损加剧,难以压紧结合套与锥体,导致同步器失效;在换挡过程中,摩擦副表面不断被磨损而出现新的接触面,摩擦因数变化较为平缓,摩擦力矩保持较好,但油品不能在摩擦副表面形成稳定或足够强度的表面膜,引起摩擦副磨损;发生磨损失效的试验件均出现较大的磨损,试验后铜滑块上可见明显的磨损面和磨损卷层,锥体表面出现划痕,同步环表面存在剥落情况。