缩比摩擦副与1∶1摩擦副温度和摩擦因数偏差的试验研究

缩比与1∶1试验的结果是有偏差的,为认识影响偏差的各因素的作用,利用缩比试验台和1∶1试验台,在制动压力0.19～0.49MPa,制动速度50～220 km/h条件下,进行对比试验.结果表明:缩比制动盘的盘面峰值温度高于1∶1制动盘,温差随制动压力的增加略有降低.平均摩擦因数的偏差与制动工况有关,制动压力0.19 MP...     

考虑摩擦升温的铁路列车制动摩擦块高温磨损机制演变∗

铁路列车制动摩擦块的高温磨损对列车制动安全影响显著,现有对于制动摩擦块高温磨损的研究一般通过环境温度控制来模拟制动界面高温条件,而在摩擦生热条件下对制动摩擦块高温磨损机理及演变规律的研究较少。在多模式制动性能试验台上进行摩擦拖曳制动试验,利用显微特征观测仪器、界面几何特征测量设备等,对制动摩擦块的高温磨损机理和演变进行分析探讨。结果表明,在摩擦生热条件下,当制动界面温度从室温上升至460℃时,摩擦块的主要磨损机制依次为磨粒磨损、氧化磨损和黏着磨损。当磨损机制以磨粒磨损为主时,摩擦块表面的缺陷数量多但尺寸小,摩擦因数与常温下接近;当氧化磨损占主导时,形成的氧化膜会提高耐磨性,摩擦块表面损伤较轻。此时,界面接触状态较好,摩擦因数较高,制动性能有所提高;当高温导致摩擦块材料发生软化和塑性流动时,摩擦块接触平台尺寸较大且极为平整,软化的材料充当润滑剂使摩擦因数下降、制动性能降低。同时,塑性流动会造成材料延展性能耗尽和表面材料撕裂,摩擦块表面严重的局部损伤导致接触界面状态较差,磨损机制以黏着磨损为主。在更接近于真实制动工况的条件下进行研究,揭示了摩擦升温过程中铁路列车制动摩擦块高温磨损机制的演变...     

锻造操作机钳口与热工件间摩擦因数的试验研究

基于锻造操作机夹持热工件的实际工况,将钳口材料ZG310-570和HT350与几种常见的锻件材料组成摩擦副,通过对M-200摩擦磨损试验机进行改造,测试了各摩擦副在常温下的摩擦因数以及高温热试样块温度在降低过程中的各摩擦副间摩擦因数。试验分析表明,试样环ZG310-570与各材料间的摩擦因数小于试样环HT350与各材料间的摩擦因数;随着热试样块温度的降低各摩擦副间的摩擦因数增大。因此,在设计夹持装置时,钳口与热工件间的摩擦因数以热试样块高温下的摩擦因数来选取比较合理。     

齿面微织构面积率及形状对其摩擦性能的基础研究

为研究齿面微织构面积率和形状对齿轮副摩擦学性能的影响,采用激光打标机在经热处理后的45钢试件表面加工出不同形状和面积率的织构,利用往复式摩擦磨损试验机分析织构面积率和形状对摩擦因数的影响规律,并与Fluent仿真结果进行对比。仿真结果表明：随着织构面积率的增大,摩擦因数逐渐减小,油膜承载力和油膜刚度逐渐增大,长方形织构具有更佳的减摩性能。试验结果与仿真结果基本一致,与无织构表面相比,长方形织构面积率为17%时平均摩擦因数降低了18.06%,正方形和圆形织构面积率为4.7%时,不仅没有减摩,反而将摩擦因数分别增大了4.17%和1.39%。织构化表面可提高油膜承载力和刚度,使油膜不易破裂,减小了摩擦副之间的接触,降低了摩擦因数。获得了微织构形状和面积率对齿轮副摩擦性能的影响规律,为改善齿轮系统的寿命提供试验支持。     

微观凸织构及润湿性对橡胶滑动接触界面摩擦特性的影响EI北大核心CSCD

橡胶材料在日常生活和工业发展中有着广泛的应用,现有研究主要针对橡胶材料的黏弹特性、表面改性等方面展开,而固体表面微观织构对橡胶滑动接触界面摩擦特性的影响研究较少。针对橡胶滑动接触界面,在往复式摩擦试验机上以钢球和PDMS橡胶块组成摩擦副进行往复摩擦试验,通过改变织构类型和形貌参数来对不同表面形貌下的橡胶滑动摩擦特性进行相关探究,同时还考虑表面润湿性对界面摩擦因数的影响。试验研究表明:润滑状态下橡胶表面添加适当凸织构会降低滑动摩擦因数,微织构形状、面积占有率、高度和直径对橡胶表面滑动摩擦因数和接触角大小都有影响,尤其对于长槽织构,其摩擦因数和接触角大小呈现出方向性。结合摩擦因数和润湿性规律发现,一定范围内增大凸织构直径,橡胶表面润湿性变好,摩擦因数减小;增大凸织构面积占有率、高度时橡胶表面润湿性变差,摩擦因数反而减小。研究橡胶表面微观凸织构及其诱发的润湿性变化对橡胶滑动接触界面摩擦特性的影响,可为橡胶材料表面的摩擦学设计提供理论基础。     

圆凹坑织构对线接触摩擦副摩擦学性能的影响

根据摩擦试验中圆盘试样的旋转方向,用YLP-20型激光加工系统在圆柱销试样回转面不同区域(前端、后端、中间)加工规则分布的表面织构,利用UMT-3摩擦磨损仪进行单向旋转摩擦试验,研究表面织构分布区域对摩擦副摩擦学行为的影响。结果表明:在载荷10N、滑动速度0.003~0.628m/s时,不同分布区域的织构对摩擦副的摩擦学行为影响不同,相比无织构试样,分布于试样回转面中间部分的织构对摩擦副起到了减摩作用。这是由于中间织构通过形成局部流体动压润滑作用提高了摩擦副的承载能力,降低了接触表面的摩擦因数,同时通过储存磨屑,减少了表面磨损。前后端织构产生的流体动压润滑效应很小,磨损严重,导致其摩擦因数高于中间织构和无织构试样的摩擦因数。     

闸片材料参数与制动盘温度关系

闸片材料参数不仅关系到摩擦副的摩擦磨损性能,也是影响制动盘温度分布的一个重要因素。采用ADINA软件,建立列车制动盘和闸片的三维热机耦合有限元模型,在制动速度100 km/h、压力0.538 MPa和惯量23 kg·m²条件下,研究闸片材料热膨胀系数、弹性模量、热传导系数对制动盘温度和接触压力的影响。结果表明:当闸片热膨胀系数从0.5×10^-5 K^-1增大到2.5×10^-5 K^-1时,制动盘峰值温度升高8.4%,最大接触压力增大47%,闸片热膨胀系数的增大加剧接触压力分布不均匀程度而使制动盘温度变化明显;弹性模量增大9倍,接触压力的分布对弹性模量不敏感,弹性模量对盘面温度影响不明显。闸片热传导系数增大7倍,制动盘峰值温度下降4.3%,热传导系数增大,加快热量的扩散速度使制动盘峰值温度降低,该研究结论可为高速列车闸片材料的开发提供参考。     

不同制动速度下炭布叠层炭/炭复合材料的摩擦磨损行为及机理

用模拟刹车制动的方法探讨了一种炭纤维布叠层炭 /炭复合材料在不同制动速度下的摩擦磨损行为 ,并用扫描电子显微镜对摩擦表面进行了观察和分析。研究结果表明 :在 5m/s的制动速度下 ,该种材料表现出低的摩擦因数 ,但随制动速度升高至 2 0m/s时 ,摩擦因数迅速升高至最大值 0 .4 0 ;当制动速度增大到 2 8m/s或 30m/s时 ,摩擦因数仅略降低至 0 .35 ,该材料表现出优良的高速高能摩擦性能。另一方面 ,制动速度升高至 2 0m/s时 ,即摩擦因数最大时 ,磨损才变得明显 ,而且随制动速度的继续升高 ,磨损呈直线增大。表面显微组织观察表明 ,在较低制动速度下 ,在摩擦表面产生了薄膜 ,对应摩擦因数较低 ,磨损小 ;在 2 0～ 2 5m/s制动速度下 ,摩擦表面形成较厚的表面膜层 ,对应摩擦因数高 ,磨损大 ;在 2 8～ 30m/s制动速度下 ,剧烈的摩擦剪切和氧化作用使摩擦表面严重破坏 ,表面基质炭氧化严重 ,纤维则被拉断或拔出     

高速列车SiC_(3D)/Al制动盘-石墨/SiC摩擦片摩擦副的制备、显微结构及摩擦磨损性能（英文）

采用缩比制动试验机研究石墨/SiC(G/SiC)复合材料与互穿相复合材料(IPC)SiC_(3D)/Al的摩擦磨损性能?根据缩比例转换原则,确定高速列车制动过程中试验条件的制动压力为1.25MPa,初始制动速度(IBS)为200～350 km/h。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS)对摩擦偶材料进行表征。结果表明:匹配的摩擦副具有摩擦表面温度低、摩擦因数稳定、耐久性长等特点。摩擦环的磨损表面在摩擦过程中逐渐形成连续润滑的机械混合层(MML),机械混合层由多相物质组成,极大地控制复合材料的磨损率和摩擦因数(COF)。当初始制动速度为200～300km/h时,SiC_(3D)/Al的磨损机理为典型的磨粒磨损;当初始制动速度增加到350km/h时,可观察到氧化磨损和剥离分层现象。利用Solidwork Simulation软件对摩擦副的磨损行为进行预测,计算数据与实验数据吻合较好。摩擦副可满足高速列车紧急制动的要求。     

摩擦制动条件对列车制动闸片材料摩擦性能的影响

采用粉末冶金技术制备铜基陶瓷强化材料,通过定速摩擦实验机和1：1制动实验台测试了材料在多种摩擦条件下摩擦磨损性能的变化。结果表明：摩擦条件对摩擦磨损性能有明显影响,摩擦顺序、摩擦速度、摩擦压力的不同,造成摩擦表面温度不同;温度增高有利于形成连续致密的表面第三体,这种高温第三体组织对基体有良好保护,起到增加和稳定摩擦因数、降低磨损量的作用;定速摩擦顺序与惯性摩擦顺序在温升条件相似时,摩擦因数的变化具有相似性;在湿摩擦条件下,摩擦因数略有降低且稳定性好,原因在于水分对摩擦表面具有冷却及润滑作用;所研制材料摩擦因数的变化程度处于国际铁路联盟标准控制范围内。     

耗材摩擦焊接过程热力耦合分析

以AA6061铝合金为试验对象,基于ABAQUS/Explicit建立耗材摩擦焊三维完全热力耦合模型,分析温度场、等效塑性变形场、轴向缩短量和飞边形状,结果表明,焊接温度低于材料熔点为固相连接,焊接过程塑性金属大量挤出,形成蘑菇头形状的飞边,飞边温度处于480 ℃左右;在稳定焊接阶段,前进侧温度高于返回侧,在垂直于焊缝方向上,焊棒高温区大于焊板高温区,温度分布的不均使得涂层边缘处结合不良. 高温区域趋于稳定后,轴向缩短量和时间呈近线性关系,焊接结束时轴向缩短量为7.5 mm,高温区和塑性变形区都集中在摩擦界面附近的堆积区域.     

C/C-SiC复合材料在制动过程中的摩擦磨损性能及热应力仿真分析（英文）

为了研究C/C-SiC复合材料的摩擦磨损性能及制动过程中的热应力行为,对C/C-SiC复合材料进行模拟高铁制动条件下的自对偶摩擦磨损测试,同时在ANSYS有限元模拟软件中对制动过程的温度及结构场进行耦合。结果显示,C/C-SiC复合材料在制动过程中表现出优异的静摩擦因数(0.68)以及动摩擦因数(平均值为0.36);摩擦面的最高温度为445℃。模拟的温度场结果显示,摩擦面的最高温度为463℃。模拟热应力场结果显示,制动过程中摩擦面上的最大热应力为11.5 MPa。摩擦面上的温度与热应力分布呈相似趋势。     

轧制接触面摩擦因数计算模型的优化

在无缝钢管轧制过程中,需要精确计算轧制接触界面的摩擦因数。考虑到现有摩擦因数计算模型的不足,为提高轧制接触界面摩擦因数的预测精度,建立了一种反映实际轧制工况的非线性摩擦因数模型;利用非线性优法方法和实测数据优化模型参数。结果表明:该模型的计算值与实际测量值吻合良好,满足企业生产的实际需要。     

深冲用电镀钢板的摩擦特性及表面损伤的研究

采用扳成形动卷摩擦因数测试装置对两种铡扳(热浸镀 电镀,即GA-E钢板;IF钢电镀锌钢扳,即EG钢板）以及未电镀的裸板进行摩擦特性研究,着重研究了成形模具温度对摩擦的影响,并对两种镀层钢板经拉深后的表面损伤进行了分析。研究结果表明：(1)在相同的变形条件下,与EG钢板相比,GA-E钢板的摩擦因数随温度增加的变化幅度较小;(2)两种镀层钢板的摩擦因数均随冲头速度的增加而降低;(3)GA-E钢板接触表面损伤的主要形式为微裂纹,而EG钢板的接触表面损伤为犁划痕。     

操作机钳口凸齿结构对摩擦因数的影响

针对锻造操作机钳口与工件接触面摩擦因数确定困难和缺乏理论研究的问题,依据温度对摩擦因数的影响,分析了操作机夹持工件过程中钳口与工件接触面摩擦因数随温度变化的规律,明确了操作机夹持工件过程的最小摩擦因数,确定了钳口与工件接触表面采用凸齿结构的作用和必要性。结合锻造操作机钳口与工件的接触特点,分析了钳口凸齿与工件的挤压工况,研究了钳口凸齿结构对摩擦阻力的影响,并确定了当量摩擦因数,明确了凸齿结构参数与当量摩擦因数的内在关系,为合理确定钳口与工件接触面摩擦因数和钳口夹持力提供了条件。     

变质工艺对Al-30Si合金摩擦磨损性能的影响

采用内冷变质法和复合变质法(内冷变质和细化剂变质)对Al-30Si制动盘进行变质处理,在观察显微组织的基础上对其进行了摩擦磨损试验,研究了不同变质工艺以及不同制动速度、制动压力对其摩擦磨损的影响,并对摩擦磨损机理进行了探讨。结果表明,变质处理后的Al-30Si中初晶Si平均尺寸越小,耐磨性越好。复合变质处理的Al-30Si制动盘适合在3 000r/min的制动速度与0.5~1.0MPa的制动压力下使用。变质处理后的Al-30Si存在大量的细小硬质点,主要表现为磨粒磨损。     

沟槽表面特征对制动过程制动盘温度场和应力场影响的研究

针对制动盘表面温升严重、磨损剧烈等问题,建立沟槽表面制动盘制动过程模型并进行热机耦合有限元分析,研究沟槽的角度、宽度、密度对制动盘温度场和应力场的影响。结果表明:沟槽结构可以储存空气,加快制动盘与外界的换热,具有散热性,并且减小了表面直接接触摩擦的面积,从而导致了沟槽型表面制动盘比光滑表面制动盘温度低和等效应力小;沟槽角度、宽度对制动盘表面温度和等效应力影响明显,其中沟槽角度为45°、宽为4 mm的沟槽型表面制动盘温度和等效应力值最小;沟槽密度对制动盘表面温度和等效应力影响不明显。     

织构化表面处理抑制界面摩擦尖叫噪声

为寻求抑制摩擦尖叫噪声的新途径,对表面加工有不同尺寸及分布沟槽型织构的列车制动盘蠕墨铸铁试样进行摩擦噪声试验,探讨织构化表面处理对界面摩擦尖叫噪声特性的影响。结果表明:沟槽织构表面具有明显降低摩擦尖叫噪声的效果,系统在摩擦副接触界面为织构表面的半周期内无明显尖叫噪声产生,但在接触界面为光滑表面的半周期内会产生高强度尖叫噪声。说明沟槽织构表面降低尖叫噪声的主要机理为:沟槽棱边在摩擦过程中与对摩副碰击,抑制了系统自激振动及摩擦尖叫噪声的产生。     

液压作动器关键部件摩擦磨损性能分析

为了探究不同润滑状态下,液压作动器关键部件材料和表面处理技术的选择对摩擦磨损性能的影响,在干摩擦、乏油润滑以及充分供油润滑3种润滑状态下,分别对活塞-液压缸内壁与活塞杆-端盖2种应用工况开展正交摩擦试验。通过测试不同对摩副的摩擦因数、磨损量以及磨损前后表面形貌的变化,分析润滑状态对2种应用工况磨损性能的影响。受导向带的表面织构及碳化钨自润滑性能的影响,在干摩擦与乏油润滑状态下,活塞-液压缸配伍界面采用40Cr-导向带对摩副、活塞杆-端盖配伍界面采用碳化钨-导向带对摩副时的摩擦因数较低;而在充分供油润滑条件下,由于接触界面之间会形成油膜,使得摩擦磨损趋势与上述结果相反,活塞-液压缸配伍界面采用Cu-40Cr对摩副、活塞杆-端盖配伍界面采用Cu-碳化钨对摩副时的摩擦因数较低。     

载荷、时间、温度对GCr15/35GrMo摩擦副摩擦磨损特性的影响

在脂润滑条件下,研究了不同载荷、时间和温度下35Gr Mo试块对GCr15/35Gr Mo摩擦副摩擦磨损性能的影响。结合游梁式抽油机35Gr Mo支撑轴与无内圈滚针轴承的接触工况,分析了载荷对该摩擦副磨损的机理,利用扫描电镜分析了试块磨损后的表面形貌。结果表明:随时间延长,摩擦系数趋于平稳,温度越高,摩擦系数越来越大,载荷在180~205 N时摩擦系数与载荷大小成反比;当超过205 N时,摩擦系数突然增大。这说明存在一个最佳载荷区,在此范围内摩擦系数和磨损率均相对较小。