不同摩擦工况下40CrMo盘试样表面磁化现象研究

采用316L环块和40Cr Mo圆盘试样组成环块-盘摩擦副进行旋转摩擦试验,研究摩擦过程中40Cr Mo盘试样的摩擦表面磁化现象,探讨滑动速度、载荷对摩擦磁化的影响。结果表明,载荷较大时,随着滑动速度的增大,摩擦表面磁场逐渐增大;随着载荷的增加,摩擦近表面温度迅速上升,摩擦热引发的消磁现象越发明显,摩擦表面磁场增量出现先增后减的变化规律;载荷较大时,摩擦近表面温度会超过150℃后,导致摩擦表面的切向磁场增量减小,甚至出现负值。     

滑动速度与高频摩擦噪声关系的试验研究

为研究高频摩擦噪声的产生机制,在Plint 92摩擦磨损试验机上采用平面-平面接触的旋转滑动摩擦副系统,研究摩擦副间相对滑动速度与高频摩擦噪声的相关性,测得摩擦过程中摩擦因数的变化情况和产生的高频噪声信号及其声压值,提出基于滑动速度变化的摩擦因数和高频噪声声压值的预测方程。结果表明:滑动速度对摩擦因数和高频噪声的产生和演变有重要的影响,摩擦因数对滑动速度的变化呈现一定的阀值性,且大的摩擦因数更易产生高频噪声。对高频噪声信号进行分析,发现高频噪声具有间歇性出现的特点。摩擦因数和高频噪声声压值随滑动速度变化规律具有一致性。     

碳化硼增强铝基复合材料的摩擦磨损性能

为了比较两种含量不同的碳化硼颗粒增强铝基复合材料的摩擦学性能,将其加工成销试样,在多功能摩擦磨损试验机上分别与钢盘试样进行对比摩擦磨损试验,重点研究了接触载荷和相对滑动速度对两种复合材料摩擦磨损性能的影响.结果表明:碳化硼增强铝基复合材料的磨损量随载荷与相对滑动速度的增大而增大,而摩擦因数随载荷与相对滑动速度的增大而减小,较高碳化硼含量的复合材料的耐磨性能比较低含量的复合材料好.     

端面摩擦磨损自动检测系统的设计

端面摩擦磨损试验可以模拟和检测面接触摩擦副的摩擦学特性。设计了端面摩擦磨损试验自动检测系统。首先在建立摩擦力和摩擦因数测量的数学模型的基础上,设计了摩擦力参数的自动检测系统,然后设计了端面试验机的智能化测控系统。使用结果表明,使用该自动检测系统的端面摩擦磨损试验机可实时检测和处理载荷、速度、温度、摩擦力和摩擦因数等参数信息,并以表格或图像曲线形式显示,有利于对试验材料的摩擦学特性变化作出实时、客观、量化的评估。     

摩擦力-相对滑动速度关系的实验研究

对金属往复滑动摩擦力-相对滑动速度的关系进行了试验研究，通过设计相对滑动速度曲线实现了无摩擦振动工况下的摩擦力-相对滑动速度关系的测量。文中还对摩擦振动工况下的摩擦力的测量作了探讨。本文的试验数据可作为摩擦振动和摩擦噪声理论研究的基础数据。     

旋转滑动摩擦高频噪声产生机理的实验研究

为了深入研究金属旋转滑动摩擦高频噪声的产生机理,以多功能摩擦磨损试验机为平台,采用单因素实验法来研究相对滑动速度、接触压力、表面形貌等影响因素对摩擦高频噪声的影响规律。实验发现：金属旋转滑动高频摩擦噪声多发生在相对滑动速度低、接触压力较大以及摩擦因数-速度负斜率处;摩擦副间相对滑动速度、接触压力和表面粗糙度的变化几乎不会对高频噪声的频率产生影响,但高频噪声声压级随表面粗糙度的增大呈现明显减小趋势。对摩擦噪声声压信号和法向、切向振动加速度信号进行互相关分析,结果表明,法向振动加速度信号和摩擦噪声声压信号之间具有更高的相关性,从而为进一步理解摩擦高频噪声的产生机理和预测模型的建立提供了参考。     

机车牵引齿轮材料摩擦磨损性能试验研究

以某高速机车牵引齿轮材料42Cr Mo-17Cr Ni Mo6为研究对象,在销盘往复摩擦磨损试验机上研究接触载荷和相对滑动速度对其摩擦磨损性能的影响规律;利用扫描电子显微镜观察磨损表面形貌,进而分析材料摩擦磨损机制。结果表明:机车牵引齿轮材料的摩擦因数随载荷和速度的增加而降低并逐渐趋于稳定;机车牵引齿轮材料在摩擦条件下在磨损表面形成了犁沟,由于载荷和速度的增加使得犁沟间距变宽、摩擦表面更加平整,从而导致材料摩擦因数减低。     

轮轨滑动摩擦生热分析

利用ANSYS有限元软件建立轮轨滑动摩擦热-结构耦合简化模型,针对特定载荷、摩擦因数和相对滑动速度工况进行了轮轨的温度场和应力场研究.结果表明:轮轨处在滑动摩擦状态时,需考虑材料参数随温度变化的影响;热影响区分布于轮轨表面很薄层,并在此薄层产生很高的热应力;随着轴重力、摩擦因数和相对滑动速度的增大,轮轨的热效应越明显.轮轨滑动过程的热效应问题研究将有助于揭示接触过程中的表面磨损机理.     

面接触边界润滑模型研究

根据经典的热传导公式,求解面接触边界润滑条件下的接触温度,再根据吸附热和摩擦因数、接触温度之间的关系建立一种求解边界润滑摩擦因数的模型。利用模型计算一个实例,通过分析发现,在载荷较低时,摩擦因数随滑动速度或载荷的变化变动很小,载荷较高时,摩擦因数随滑动速度或载荷的增大而增加;摩擦因数随接触温度的增加而增加;相对油亏量和摩擦因数有着基本一致的变化规律。通过在自制滑块-摩擦盘机构上的实验证实,实验结果和理论结果有相似的变化规律。     

微型汽车离合器摩擦副摩擦因数的研究

论述了影响摩擦因数的因素;设计了一套研究工作载荷和滑动速度对微型汽车离合器摩擦副的摩擦因数影响规律的试验,得出微型汽车离合器摩擦副的摩擦因数随工作载荷的增加和滑动速度的增加均减小,并逐渐趋于稳定的结论。     

金属滑动干摩擦条件下高频噪声的测试与分析

基于面-面接触旋转式滑动干摩擦系统,选用A3&45#钢为摩擦副材料,研究相对滑动速度,表面压力对高频摩擦噪声的影响和规律。运用ABAQUS有限元模态分析高频摩擦噪声产生的原因与机理。通过实验与模态分析发现,摩擦高频噪声易于发生在相对滑动速度较低处。A3&45#摩擦副,在面-面接触旋转式滑动干摩擦条件下,产生的高频摩擦噪声能量集中分布在7950 Hz,9200 Hz。验证了干摩擦条件下,摩擦高频噪声是由于摩擦界面形成类似"锤击效应"的微凸体之间的运动,使得摩擦力高频成分和系统固有频率耦合引起的系统不稳定现象。     

滑动摩擦振动噪声的非线性显式动力学分析

利用有限元软件ABAQUS/Explicit(显式动态求解器)对球-平面接触条件下的滑动摩擦振动噪声进行了数值模拟分析。对比试验结果,探讨了摩擦噪声的发生机制,并分析了摩擦噪声发生时接触界面的运动特性。结果表明,摩擦噪声主要是由摩擦系统的自激振动引起的,法向振动与切向振动的耦合是系统产生自激振动和摩擦噪声的一个重要因素。当摩擦系统发生自激振动时,从面节点与主面的接触并不是连续不变的,两者在相对运动的过程中具有黏着-滑动-分离-黏着的特性。     

接触应力和相对滑动速度对金属表面自修复膜生成的影响及机制

采用羟基硅酸镁粉体作为润滑油添加剂,在MMU-5G材料端面摩擦磨损试验机上,研究了不同接触应力和相对滑动速度对45^#钢/45^#钢摩擦副磨损表面自修复膜生成的影响及其机制,借助SEM及EDS测试分析摩擦副的表面形貌及表面成分组成。结果表明,接触应力和相对滑动速度对羟基硅酸镁粉体添加剂在磨损表面形成自修复膜影响显著。在接触应力为1.53,3.06,4.59,7.64MPa和在相对滑动速度0.416m/s的工况条件下,试样磨损表面有自修复膜生成。接触应力为3.06MPa和相对滑动速度为0.416m/s时,易于在短时间内达到磨损-自修复动态平衡,自修复效果最为理想。自修复膜的生成过程包含磨粒磨损和摩擦化学反应2个阶段。自修复膜的生成使得试样摩擦磨损表面平整光滑,可以有效降低金属磨损。     

滑动速度对钢轨表面接触应力的影响

利用ANSYS有限元软件建立轮轨系统弹性平面应变有限元简化模型,模拟轮轨滑动接触行为。研究机械载荷条件下滑动速度对钢轨接触表面接触应力的影响,以及热-机耦合载荷条件下滑动速度对钢轨表面接触应力、摩擦温升的影响,并对2种条件下的接触应力进行比较分析。结果表明:耦合载荷条件下的接触应力较机械载荷条件下显著增加,分布更集中于接触斑附近,即轮轨相对滑动产生了明显的摩擦热效应;滑动速度增加,摩擦热效应越明显,热影响层越浅,即滑动速度对接触应力有显著影响,钢轨接触应力分析时必须考虑滑动速度的影响。     

多绳摩擦提升机树脂基摩擦衬垫的摩擦学行为

采用CFT往复摩擦磨损试验机研究多绳摩擦提升机树脂基摩擦衬垫在干摩擦条件及不同载荷和滑动速度下摩擦因数的变化规律,采用扫描电镜(SEM)对摩擦衬垫试样的磨损形貌进行观察分析。试验结果表明：不同树脂基摩擦衬垫摩擦因数变化规律具有一致性,即摩擦因数随载荷与滑动速度的增加而减小;由于摩擦衬垫的成分不同,其摩擦因数的主要影响因素不同;磨损形式也由于材料的不同出现黏着磨损、疲劳磨损以及热磨损;载荷对摩擦衬垫磨损的影响比滑动速度更显著。     

车轮全滑动轮轨摩擦温升三维有限元分析

基于有限元法和非稳态导热问题微分方程,建立轮轨摩擦温升三维数值分析模型.分析轮载、相对滑动速度和摩擦因数对轮轨接触区附近摩擦温度场的影响.模型中考虑了轮轨与环境间的对流换热和轮轨接触界面的相互导热过程.分析结果表明,轮载、相对滑动速度和摩擦因数对轮轨摩擦接触温升及其热影响层深度都有明显影响.轮重不仅影响轮轨表面最高摩擦温升,而且影响热影响区域的大小;相对滑动速度变大,热影响层深度和宽度分别变浅和变宽;摩擦因数越大,热影响区越大.     

摩擦因数对微型汽车起步抖动影响的研究

通过试验分析微型汽车在起步过程中离合器摩擦副的温度、工作载荷和相对滑动速度的剧烈变化所导致的摩擦因数的变化，得出摩擦因数的剧烈变化必然导致所传递的摩擦力矩不稳定，从而引起起步抖动。最后提出了避免或减小起步抖动的方案。     

双粗糙面滑动过程摩擦因数的变化分析

采用W-M函数建立具有分形特征的三维双粗糙面接触模型,考虑了接触界面间的黏着效应,在滑动速度、法向载荷及界面剪切强度等参数变化下,运用有限元方法探讨了粗糙体在滑动过程中摩擦因数的变化情况。结果显示,滑动速度、法向载荷及界面剪切强度等参数对摩擦因数的变化有一定的影响,边界润滑工况下平均摩擦因数为0.28,无润滑工况下平均摩擦因数为0.713,最大界面剪切强度时的平均摩擦因数为0.73;随着界面剪切强度的减小、法向载荷的增大、滑动速度的增加,滑动摩擦因数有所减小。与相关文献结论或实验结果进行比较,证明了上述结果的正确性。分析结果可为摩擦学设计和摩擦材料的制备提供理论参考。     

摩擦振动引起的波状磨耗的试验研究

采用销-盘摩擦试验装置模拟轮轨之间的接触应力,研究轮轨间的波状磨耗(简称波磨)问题.通过测量试验过程中摩擦振动信号及试验后的摩擦表面轮廓,研究摩擦振动和摩擦表面波磨间的关系.结果显示,摩擦振动容易引起摩擦表面波磨,且波磨的波长大致等于滑动速度和摩擦振动周期的乘积.     

导轨爬行机理的研究

本文通过理论分析和实验指出引起导轨爬行现象的动静摩擦力差异是由一种摩擦过程的“动力响应”连成的。摩擦过程中的动力响应使摩擦表面实际接触区域随着相对滑动速度的增加而得到“动力强化”,使上下表面由原来平衡位置相互脱离,因而使摩擦力随速度的增加而减少;由动力响应引起的表面动力强化和表面微幅振动在相对静止后不能立即消失,而是随时间逐渐消失,进入分子作用区域的面积也随着逐渐增加,因而摩擦力随相对静止持续时间的增加而增加。由动力响应观点可以建立摩擦力和速度关系的数学模型和经验公式。由于动力响应能使摩擦副表面内产生严重的接触应力集中,加剧磨损,所以也可把动力响应大小作为摩擦副配偶好坏的准则之一。