镀银膜轴承在油和脂润滑下的摩擦性能

试验研究镀银膜轴承在干摩擦、润滑油和润滑脂复合润滑下的摩擦性能。试验结果显示:在中低转速下,镀银膜轴承在银膜和液体润滑剂(油和脂)复合润滑下的摩擦因数仅相当于银膜干摩擦下摩擦因数的10%左右,且变化平稳;在高转速下,试验轴承在银膜和液体润滑剂复合润滑下的摩擦因数随转速增加而增加,且银膜与润滑脂复合润滑条件下的摩擦因数随转速增加得更快,但仍小于银膜干摩擦下的摩擦因数;镀银膜轴承在银膜和液体润滑剂(油和脂)的复合润滑下的磨损小于银膜干摩擦时的磨损;中低转速下,镀银膜轴承在液体润滑剂(油和脂)复合润滑下的摩擦磨损性能远优于银膜干摩擦时的摩擦磨损性能。     

基于ANSYS的直齿圆柱齿轮摩擦特性分析

基于CATIA平台,通过参数化方法建立渐开线直齿圆柱齿轮模型,以IGES文件格式导入ANSYS,对齿轮齿廓进行摩擦特性分析。在只改变摩擦因数的情况下,分析齿轮啮合过程中轮齿受到的接触应力、摩擦力和接触压力的变化规律。结果表明:当摩擦因数小于0.3时,随着摩擦因数的增加,接触应力、摩擦力以及接触压力都明显增加;当摩擦因数在0.3~0.8之间时,接触应力、摩擦力以及接触压力随摩擦因数的增加而变化的幅度变小,但是总体趋势是增加的。而齿轮接触应力、摩擦力和接触压力的增加都会加速轮齿失效和缩短齿轮疲劳寿命,因此,减小摩擦因数是提高齿轮抗点蚀能力和延长疲劳寿命的一种可行方法。     

楔形滑块轴承承载力与摩擦因数的实验研究

通过楔形滑块轴承油膜测量系统,在固定倾角和供油量条件下,测得不同转速和载荷下油膜厚度与速度的关系;计算得到间隙比与承载量及摩擦因数曲线,并与理论值进行比较。结果表明:承载力随着间隙比的增大先增大后减小,间隙比在1.2附近时达到最大;当间隙比小于1时,摩擦因数随着间隙比的增大而减小,当间隙比一定时摩擦因数不随载荷的变化而变化。     

空间用导电滑环真空高低温摩擦力矩特性分析

为研究空间用导电滑环在热真空试验过程中的摩擦力矩特性,根据滑动电摩擦理论和摩擦学理论,从同真空和温度两方面对导电滑环的环-刷摩擦副和轴承摩擦副的摩擦力矩特性进行分析。分析结果表明:真空环境主要影响环-刷摩擦副的摩擦界面特性,造成摩擦副摩擦因数增大,从而导致摩擦力矩增大;高低温环境主要影响轴承的预紧力,在高温环境下影响较小,在低温环境下导致预紧力增大,摩擦力矩显著增大。通过搭建摩擦力矩测试系统,对理论分析结果进行了验证。试验结果表明:真空和高低温环境下滑环摩擦力矩分别约为常温常压下摩擦力矩的1.2和1.4倍;滑环摩擦力矩受轴承摩擦力矩影响较大,环-刷摩擦副对摩擦力矩影响较小。     

缸套-活塞环摩擦学性能模拟实验研究

为模拟内燃机缸套-活塞环运动,设计适用于缸套-活塞环的往复式摩擦性能试验台,由传动系统、加热系统、加载系统组成。根据系统中悬臂梁和活塞环专用夹具不同的使用要求,分别进行结构设计和有限元分析。结果表明,当实验条件达到预设极限值(加热温度130℃,摩擦力500 N)时悬臂梁和活塞环专用夹具均能满足使用要求。试验台使用二维力测力传感器,通过特殊装配设计,可同时测量摩擦力和法向负载。通过摩擦性能实验验证,缸套-活塞环在较低负荷(61.7、92.6、123.4 N)条件下,摩擦因数随转速的增大而急剧减小;在较高负荷(250.8、322.5 N)条件下,摩擦因数随转速的增大有所减小并逐渐趋于稳定状态。     

导轨摩擦对五轴机床精度误差的仿真分析

龙门五轴机床导轨的摩擦会影响进给和定位精度,导致不同步误差增大,影响工件的加工精度。以滑动导轨摩擦因数为变量采用Workbench对龙门五轴机床进行瞬态动力学仿真研究,分析干摩擦条件下摩擦对机床精度的影响,并通过试验台激光测量证实zig zag运动误差的存在。结果表明：导轨的摩擦因数变化会引起机床加工误差,随着摩擦因数的增大各方向误差几乎成倍地增大,摩擦因数在0~02范围内误差有规律地由大变小,但摩擦因数为03时,误差变化无规律可循;激光干涉仪实验测量结果表明,五轴机床运动时运动误差角度随路程增长而变化,说明X方向存在不同步误差,Y方向有左右摇摆误差等。     

MoDTC增强型磁性液体减摩性能试验研究

为提高磁性液体的减摩性能，在现有Fe3O4磁性液体的基础上，通过微量添加二烷基二硫代氨基甲酸钼（MoDTC），制备一种MoDTC增强型磁性液体。对MoDTC增强型磁性液体微观粒子的结构、组成成分、磁性能进行测试分析，在不同载荷、速度条件下进行摩擦磨损试验，探究MoDTC含量对磁性液体摩擦磨损性能的影响。实验结果表明：MoDTC增强型磁性液体比铁磁性液体饱和磁化强度小，且剩磁几乎为0，具有较好的磁性能；在试验研究范围内，Fe3O4磁性液体润滑下的摩擦因数比油润滑低，MoDTC增强型磁性液体的摩擦因数低于Fe3O4磁性液体的摩擦因数，且MoDTC质量分数为6%时减摩效果较佳；当载荷在25~45 N范围内，MoDTC增强型磁性液体的摩擦因数先随载荷增大而减小，超过临界值30 N后，摩擦因数随载荷增大而增大。研究结果表明，磁性液体中加入适量的MoDTC具有较好的减摩性能，能在一定程度上改善磁性液体的润滑性能。     

搅拌摩擦焊接头摩擦磨损性能研究

在MM-200型摩擦磨损试验机上分别试验了LF2铝合金搅拌摩擦焊接接头焊缝区和母材的摩擦磨损性能。通过测定失重量和摩擦力矩的波动情况,得出了在不同的工艺参数条件下试样的抗磨损性和摩擦因数的变化规律。实验结果表明：搅拌摩擦焊接头的摩擦磨损性能明显优于母材,当正压力从50N增加到106N时,母材的失重量增加近6倍,母材的失重量在同等垂直载荷的情况下是焊缝的10-20倍。实验还表明搅拌摩擦焊接接头的摩擦力矩较小并且波动平缓。搅拌摩擦焊接头区域的磨损机制从磨粒磨损方式转变为疲劳磨损方式。     

含摩擦的汇流传动齿轮非线性动力学分析

针对齿轮系统运行过程中具有非线性动力学特性，为研究齿面摩擦因数对系统动力学的影响，建立了一种考虑齿侧间隙，齿面摩擦力和时变啮合刚度等因素的三齿轮扭转振动模型。分析了布局参数对齿面摩擦力和时变啮合刚度的影响，研究了不同摩擦因数对系统动态响应的影响以及有无摩擦因数对系统混沌运动的影响，通过幅频曲线研究了系统的跳跃滞后现象和齿轮碰撞运动并分析了摩擦因数对它们的影响。结果表明，随着摩擦因数的变化，系统表现出同周期运动并存、不同周期并存和混沌等动力学现象，摩擦能导致混沌运动和跳跃现象提前并加大齿轮之间的碰撞运动。该结果可为汇流传动齿轮系统的非线性动态设计提供准确合理的理论参考。     

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。     

一种新型摩擦材料在水润滑下的摩擦学性能研究

采用环块式摩擦磨损实验研究了一种新型摩擦材料在水润滑状态下不同载荷与转速对试样摩擦学性能的影响,并对比干摩擦条件下的摩擦学性能变化,借助磨损表面形貌观察分析其磨损机理。实验结果表明:水润滑条件下,摩擦系数随着载荷的增大而减小,随着转速的提高先增加后减小;磨损率随着载荷与转速的提高都减小。相同载荷与转速下,干摩擦时磨损机理以磨粒磨损和黏着磨损为主,而水润滑条件下水形成边界润滑,磨损机理以磨粒磨损和轻微的黏着磨损为主;水润滑条件下摩擦系数和磨损率均低于干摩擦,主要是由于水起到了润滑和冷却的作用,阻止了转移膜的形成,并在材料表面形成水膜起到了边界润滑的作用。     

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。     

On the dry and wet sliding performance of potentially new frictional brake pad materials for automotive industry

In this work, dry and wet continuous sliding performances of newly developed four different non-commercial frictional brake pad materials (NF1, NF2, NF4, and NF5) were evaluated and compared with other two chosen commercial brake pad materials (CMA and CMB) using a small-scale tribo-tester of pad-on-disc type.Results showed that under dry continuous braking, friction coefficients for all non-commercial brake pad materials including the CMB were insensitive to the type of brake pad materials. In addition, all brake pad materials showed a slight increase in the friction coefficients (5–19%) with increasing pressure or speed. Meanwhile, the wear rates were substantially dependent on the type or ingredient of brake pad materials and the pressure. Conversely, under wet sliding condition, the friction coefficients were decreased by a factor of 2. Moreover, no evidence of HD water film could be evidenced as the measured friction coefficient values were in the order of dry friction. Thus, the wet results suggested that the friction behaviour was influenced by factors other than HD film, and the values of friction coefficient were in the range of dry friction, mixed and boundary lubrication friction. Qualitative assessment of the SEM morphologies of brake pad surfaces showed that tribofilms were easily formed in dry braking and hardly formed in wet braking. Besides, all brake pad rubbing surfaces showed contact plateaus “patches” and disintegrations of various sizes and locations depending on the braking condition. Furthermore, the removal of material was associated with either mechanical crushing action performed by entrapped wear debris or due to disintegration of plateaus which were accelerated by spraying the water.     

湿滑状态下轮胎路面摩擦特性的数值分析方法

为研究湿滑状态下轮胎路面的摩擦特性,以胎面橡胶和沥青路面作为研究对象,利用谐波叠加法建立三维粗糙路面模型,采用“伪”流体动力轴承作用等效反映路面水膜“密封”作用,综合使用有限元软件ABAQUS和计算流体动力学软件Fluent得到湿滑状态下橡胶与路面滑动接触时的橡胶接触压力、滞后摩擦力及路面水膜承载力,由此形成了综合兼顾橡胶材料、接触压力、滑动速度、路面形貌和路面水膜等多因素的轮胎与湿路面摩擦特性的仿真方法。通过橡胶与干-湿路面摩擦特性的变化与公开的试验对比,证明本方法的合理性和可行性,并进一步分析滑动速度、接触压力和路面特征对湿滑状态下轮胎路面摩擦特性的影响规律。研究结果为轮胎和路面的抗湿滑性设计及优化提供理论依据。     

On the effort to discriminate the principal function of tribofilm on friction under the boundary lubrication condition

Friction coefficient under boundary lubrication conditions is affected by many factors. In order to study the friction characteristic of tribofilm, friction coefficient of tribofilm formed on steel disk under the boundary lubrication conditions was separately measured under dry condition using a laboratory-made micro-tribometer to eliminate the hydrodynamic lubrication action of fluid. This paper introduces the approaching method to understand the friction characteristic of tribofilm. In this paper, sliding speed dependency of friction exerted by tribofilm was observed that could not be interpreted by the classical boundary lubrication mechanisms. The additives having long alkyl chain showed strong sliding speed dependency of friction.     

纳米粗糙间隙中季戊四醇四酯的薄膜润滑行为

采用分子动力学模拟方法建立光滑和粗糙2种固体壁面结构,研究季戊四醇四酯润滑剂在不同压力、薄膜厚度下,在恒定剪切速度和温度下的薄膜润滑行为。分析壁面间润滑薄膜的密度分布,以及剪切过程中润滑剂的速度分布。输出固体壁面在x向和z向的力学响应,并计算摩擦因数。结果表明：表面纳米结构降低了润滑薄膜的厚度,减弱了润滑薄膜分层现象;当润滑薄膜厚度较大时,V形纳米沟槽有助于减小薄膜润滑系统的摩擦因数;润滑薄膜厚度较小时,V形纳米沟槽表面润滑状态容易从流体润滑转变到边界润滑状态,摩擦因数增大。     

磨屑对润滑油摩擦性能的影响

通过实验和模拟研究磨粒对润滑油摩擦性能的影响。首先通过微纳米压/划痕试验测量含磨屑润滑油的摩擦因数。同时,建立边界润滑体系模型,采用分子动力学方法模拟含磨屑润滑油膜在不同载荷下沿膜厚方向的压缩率和密度分布;对体系的上下固体壁面施加方向相反的剪切速度,计算出壁面原子的应力、摩擦力、正压力和摩擦因数;分析不同粒径磨屑的动态行为特征;通过减少润滑油分子数量,探究乏油工况下含磨屑润滑体系的摩擦性能。结果表明,润滑体系摩擦因数的模拟值与试验值一致;磨屑的存在会降低油膜的压缩率,同时在高载下磨屑的存在会对油膜的分层产生破坏,影响磨屑附近的密度分布;含小粒径磨屑的润滑体系的摩擦因数比含大粒径磨屑的润滑体系的小,表明磨粒聚集长大现象会恶化润滑油的润滑性能;磨屑在剪切过程中同时存在滚动和滑动,含小粒径磨屑的润滑体系剪切过程中表现出波动幅度更大的角速度;随着载荷的增大,磨屑角速度减小,波动幅度降低;在乏油工况下,磨屑会在剪切过程中出现变形破碎现象。     

Research on the Friction Behaviors of Two Rough Surfaces Covered with Boundary Film

Boundary film plays an important role in improving the lubricating characteristics of mixed lubrication. But due to the complication of surface profile and the microscale of boundary film, progress made on the boundary lubrication is relatively less than that of fluid film lubrication. A friction model of two rough surfaces covered with the boundary film is studied in the paper. The rough surface is modeled by a collection of spherical asperities with the same curvature radius and the Gaussian height distribution, the shearing force of asperities over the boundary film is expressed by the linear equation, and the plowing force of asperities over the solid flat is modeled by considering the possibility of asperities being sheared off. Then, the friction behaviors are researched by analyzing the effects of boundary film and surface topography in different values. The results demonstrate that the effects of boundary film on the friction coefficient are enhanced with the increase in the thickness of boundary film and are weakened with the increase in the contact load. And surface profile parameters also affect the friction behaviors of boundary lubrication, the smoother the surface is, the more significant the boundary lubricating effect is.     

A multi-scale model for friction in cold rolling of aluminium alloy

A simple and robust friction model is proposed for cold metal rolling in the mixed lubrication regime, based on physical phenomena across two length scales. At the primary roughness scale, the evolution of asperity contact area is associated with the asperity flattening process and hydrodynamic entrainment between the roll and strip surfaces. The friction coefficient on the asperity contacts is related to a theoretical oil film thickness and secondary-scale roll surface roughness. The boundary friction coefficient at the “true” asperity contacts is associated with tribo-chemical reactions between fresh metal, metal oxide, boundary additives, the tool and any transfer layer on the tool. The asperity friction model is verified by strip drawing simulations under thin film lubrication conditions with a polished tool, taking the fitting parameter of the boundary lubrication friction factor on the true contact areas equal to 0.1. Predicted values of average friction coefficient, using a boundary friction factor in the range 0.07–0.1, are in good agreement with measurements from laboratory and industrial rolling mill trials.     

摩擦副表面沟槽型织构润滑性能的数值仿真

从目前的研究来看,织构的深度和载荷对油膜的润滑性能具有显著的影响,然而,在载荷变化的情况下,润滑膜的最小膜厚和黏性阻力是一个动态变化的过程。因此不同载荷下,最佳织构深度的选取还需系统地进行分析。通过建立沟槽型织构流体润滑模型,分析了织构的深度以及承载力对摩擦副的油膜厚度、压力、剪切力、以及摩擦因数的影响。结果表明：在承载力一定时,油膜厚度随织构深度的增加呈先增大后减小的趋势。在89 N载荷下时,存在最佳油膜厚度6.4184μm,此时织构深度为2.97μm,摩擦因数为0.0162。