滚动活塞压缩机滑片的运动行为及摩擦特性实验研究

为研究滚动活塞压缩机滑片与滑槽之间的运动行为和摩擦特性,利用自主设计的基于浮动滑槽的滚动活塞压缩机滑片-滑槽运动副等效装置,通过高速摄影技术动态观测周期性运转过程中的滑片-滑槽间隙的动态变化过程,实验发现滑片存在二阶运动。通过润滑状态的分析,得出滑片的二阶运动通过改变油膜厚度对滑片和滑槽之间的摩擦力产生较大影响,对滚动活塞压缩机滑片-滑槽的摩擦特性的研究,应考虑滑片二阶运动的影响的结论。通过摩擦力动态测量实验,获得滑片两侧摩擦力变化曲线。结果表明:滑片与吸气腔侧的滑槽处于完全流体润滑状态,其摩擦力变化速率较小,而与压缩腔侧的滑槽处于固-固接触的混合润滑状态或者边界润滑状态,其摩擦力变化速率较大。摩擦力测量结果进一步印证了滑片二阶运动的存在,且二阶运动通过改变油膜厚度对滑片和滑槽之间的摩擦力产生影响。     

基于PSO算法的滑片-滑槽摩擦模型的参数识别分析

以滚动活塞压缩机滑片为研究对象,建立了滑片与滑槽的LuGre摩擦模型。将不同稳态速度下的摩擦力值利用自适应权重粒子群优化算法进行分析,对摩擦模型的静态参数进行识别,对不同预滑移阶段的摩擦力值进行分析,实现摩擦模型的动态参数识别,最终获得一种能够表征滚动活塞压缩机滑片周期性变化摩擦的LuGre摩擦模型,并对模型的准确性进行了验证,为分析滑片与滑槽的摩擦特性提供了依据。     

多因素影响下滚动活塞压缩机滑片——滑槽运动副摩擦特性瞬态分析

为正确认识压缩机滑片-滑槽运动副的摩擦特性以提升压缩机机械效率,在考虑二阶运动的前提下,对滑片-滑槽运动副建立了混合润滑模型和动力学模型,利用Matlab软件进行耦合数值求解。结果分析得到多个因素分别对滑片-滑槽运动副摩擦特性的影响:滑片-滑槽的槽配间隙、排气压力以及活塞转速对其平均摩擦功率影响较大。随着这些因素的增大,摩擦平均功率也呈较大幅度的增长。而滑槽长度、粗糙度和润滑油温度的影响却不那么明显。     

高副接触润滑油膜摩擦力测量系统

设计制造高副接触润滑油膜摩擦力测量系统。介绍该测量装置的结构组成和测试原理,选取2种PAO润滑油对纯滑动条件下的摩擦力进行实时测量,分别得到升速和降速过程中摩擦因数的变化曲线。依据摩擦因数曲线的变化趋势可界定出接触副润滑状态,表明该测量装置可用于评定润滑油的成膜特性和流变特性及摩擦副的表面特性,并为验证和改进已有润滑模型提供实验支持。     

计入摩擦的压缩机弹性曲轴-滚动轴承系统动力学分析

以某W型压缩机的曲轴-滚动轴承系统为对象,采用多体动力学仿真软件ADAMS,研究了额定工况作用下计入运动副摩擦的曲轴-滚动轴承系统动力学行为。在ADAMS中建立计入运动副摩擦的弹性曲轴-滚动轴承动力学模型并求解,得到了相应的动力学参数及运动副上摩擦力的变化曲线。同时也揭示出压缩机机械效率的动态变化规律。计算结果表明运动副摩擦对主轴承反力、轴颈中心位移响应有显著影响。所得到的结论对提高压缩机的机械效率和动力学优化具有指导意义。     

径向滑动轴承金属磨损自修复实验机研制

基于通用摩擦磨损实验机设计思想,模拟边界条件下的径向滑动轴承,依据金属磨损自修复边界润滑状态下发生的特点,应用自主开发的润滑状态判断软件,研制了径向滑动轴承金属磨损自修复实验机。介绍了该实验机的设计原理及特殊功能,采用该实验机进行了自修复实验。实验结果证明,金属磨损自修复专用实验机能模拟实际工况润滑状态和工况载荷,具有实时监测摩擦副胶合和磨损失效瞬间状态,在线测量摩擦副温度、摩擦扭矩、振动加速度、试件转速及摩擦力等功能,并能实现急停,可用于金属摩擦磨损自修复保护膜生成机制的研究。     

具有飞块减摩装置滑片压缩机的脱空失效分析

本文介绍了具有飞块减摩装置滑片压缩机的结构特点和工作原理,建立了该压缩机飞块和滑片的动力学模型,讨论了滑片与缸孔壁面脱空的约束条件。研究表明,飞块减摩装置虽然可以有效减少滑片与缸孔的摩擦和磨损,但如果设计不当将会出现滑片脱空现象而影响压缩机的性能。     

滚动活塞压缩机运动副摩擦模型的研究现状

滚动活塞压缩机在现代制冷与空调系统当中得到广泛应用,但由于摩擦磨损等问题突出,相对其他机型,本身在效率方面并无太大优势,而根据滚动活塞压缩机各运动副的摩擦状态,从现有摩擦学研究得出的摩擦模型中选择适合滚动活塞压缩机运动副实际工况的摩擦模型,建立滚动活塞压缩机运动副的摩擦模型,进而探明运动副的摩擦机理和摩擦特性提出有效的减摩方案,对提高滚动活塞压缩机的机械效率有着重要的意义。本文通过对摩擦学自开展理论研究至今的摩擦模型研究情况进行梳理,并对近年来关于滚动活塞压缩机运动副摩擦模型建立和摩擦特性方面的研究进行综述,结合作者的一些研究情况提出滚动活塞压缩机各运动副在摩擦模型建立和摩擦特性研究方面的总结和展望,为滚动活塞压缩机在摩擦特性的研究提供一定的开展思路。     

LuGre摩擦模型的质体-弹簧-带自振系统稳定性分析

为了能够深入研究摩擦自振系统的振动-摩擦耦合动力学特性,建立基于LuGre摩擦模型的质体-弹簧-带摩擦自激振动系统的非线性动力学模型,使用数值仿真等技术探讨了摩擦导向系统的动力学行为,并分析了该自振系统的稳定性.结果表明:摩擦自激振动系统的运动状态会随着进给速度的不同取值而发生变化.从仿真图可以看出,系统在不同进给速度下的行为是不一样的.系统的运动形式分别为:混沌运动、粘滑运动、纯滑动振动和稳定运动,不同的运动状态之间存在一个临界值,在临界值附近运动状态会发生变化.此外,该模型的自激振动系统动力学行为中含有随机性的混沌振动现象,基于LuGre摩擦模型可以预测出比Stribeck摩擦模型速度更低时的动力学行为.     

大功率柴油机组合活塞裙部摩擦特性研究

根据流体动力润滑理论和系统动力学原理对16V280ZJB型大功率柴油机组合活塞裙部进行摩擦特性研究。由活塞的二阶运动理论建立动力学运动方程,由缸套-活塞裙部流体动力润滑理论和微凸体弹性接触模型建立缸套-活塞裙部摩擦学方程,根据以上两个耦合方程计算出活塞裙部的摩擦力,摩擦功耗以及在主次推力面上的最小油膜承载厚度。以及活塞在不同工况下的横向运动和摇摆运动等动力学结果,对计算的结果进行分析和优化可以降低组合式活塞裙部对气缸套的撞击和摩擦,改善活塞裙部的润滑条件。     

Frictional modes of barrel shaped piston rings under flooded lubrication

A friction force measurement system using the floating liner method was developed to study the frictional behavior of piston rings. The measurement system was designed to control the effect of the secondary piston motion and to control temperatures of the cylinder wall and oil. The friction force between the barrel shaped piston ring and the cylinder liner was measured under flooded oil supply conditions. The measured friction forces were classified into five frictional modes with regard to the combination of predominant lubrication regimes (boundary, mixed and hydrodynamic lubrication) and stroke regions (mid-stroke and dead centers). The modes were identified on a Stribeck diagram, where the friction coefficients were evaluated both at mid-stroke and at the dead centers.     

船用低速机关键摩擦副建模分析与摩擦力无线测量验证

低速机结构复杂,其关键摩擦副的性能对船舶运营的经济性、安全性和稳定性有重要影响,然而,目前对低速机摩擦学问题的理论和试验研究很少.对船用低速机关键摩擦副进行建模分析,并对摩擦力进行无线测量验证.结合多体动力学和混合润滑理论建立了低速机关键摩擦副的多学科耦合仿真模型,实现对各摩擦副性能的预测;进而,基于间接测量思想,提出...     

齿轮传动齿面摩擦因数计算方法的研究

从理论和实验2个方面,对复杂润滑状态下齿面摩擦因数的计算方法作了深入的系统研究。基于弹流润滑理论,综合研究了啮合周期内交变出现的完全弹流、混合润滑和边界润滑状态下齿面摩擦因数计算方法及其应用条件等。从齿面摩擦特性试验角度,对基于啮合点曲率半径等效原理的模拟试件和基于功率损失同摩擦功耗等效原理的试验齿轮的摩擦因数计算方法从实验原理、实验条件及结论进行了比较分析。指出了齿面摩擦因数动测实验的优越性;并补充了线外啮合冲击摩擦模型及其摩擦因数的计算方法。含系统误差与综合变形齿轮副在复杂润滑状态下的齿面摩擦因数的计算方法体系的完整构建,对全面地认识齿面摩擦规律,对齿轮失效、减摩降噪等研究具有积极的意义。     

Experimental and numerical study of friction in an elastomeric seal for pneumatic cylinders

The behaviour of an elastomeric seal for a pneumatic cylinder piston is analysed in this work. The aim of the paper is to validate experimentally a numerical approach to evaluate seal performance, in actual working conditions.The friction force between seal and the cylinder bore is evaluated through experimental tests and numerical simulations, using a finite element model. Working conditions are simulated for different piston rod velocity and cylinder supply pressure, both in dry conditions, boundary and fluid lubrication conditions. Simulation is obtained by an iterative process that uses the friction coefficient, experimentally measured, as a function of speed and lubrication conditions. Results obtained from experimental tests and numerical simulation are compared to determine the friction force between seal and cylinder bore.     

大型起竖设备四级液压缸的动力学建模

大型起竖设备四级液压缸因内部结构复杂,且负载很大,摩擦力特性较为复杂,以往对其动力学建模时常常忽略摩擦力。而快速起竖系统要求对速度进行精确规划控制,以减缓换级冲击,且液压缸结构稳定性分析时也需要准确找到危险工况,其中摩擦力是很关键的一个因素。LuGre摩擦模型能较好描述大部分情况下的摩擦稳态、瞬态特性,据此,考虑滑动油膜动态等性方程,基于LuGre模型对四级缸摩擦力建模,而后对风载荷、起竖力等进行分析,进而对起竖过程动力学建模。该研究所建的全新动力学模型可为起竖速度的精确控制和油缸应力应变及模态分析提供参考。     

机械密封补偿机构中辅助O形密封圈摩擦磨损性能的试验研究

在分析橡胶材料干摩擦和水润滑摩擦两种摩擦机理的基础上,采用INSTRON高频疲劳试验机对O形密封圈在这两种状态下的摩擦力进行了测试。试验获得了不同滑移速度下摩擦系数与载荷的关系以及不同载荷下摩擦系数与滑移速度之间的关系。结果表明:水润滑状态下由于密封接触面能够形成润滑水膜,摩擦力较小,更适合长期稳定运转。     

基于LuGre模型实现精密伺服转台摩擦参数辨识及补偿

为降低摩擦对光学精密伺服转台速度跟踪精度的影响,提出了基于LuGre模型的转台摩擦参数辨识和补偿方法.首先,分析转台在自由减速过程中的速度过零现象,采用遗传算法拟合减速曲线从而获得转台摩擦参数和转动惯量;然后,通过仿真实验验证辨识方法;最后,利用辨识得到的参数计算摩擦补偿并叠加到转台速度伺服系统.实际实验系统的数据更新...     

Experimental and theoretical evaluation of friction at contacting magnetic storage slider–disk interfaces

To understand better the friction force and wear processes at contacting slider–disk interfaces, we have developed an experimental method for measuring and a theoretical method for calculating the friction force. For this study, a slider with a 1500 μm² contact pad located at the recording head is burnished against a relatively rough disk (～12 Å rms), which ensures smooth sliding. In the experimental method, the friction force is measured as the disk is spun-down to bring the slider–disk interface into an increasing degree of contact. A modified air bearing code is used to determine the experimental normal contact force for each friction measurement. In the theoretical method, the friction force and other relevant interfacial forces are calculated using an improved sub-boundary lubrication (ISBL) rough surface model. The friction force calculation in this model is based on the force needed to induce yielding of the individual disk asperities contacting the flat surface of the contact pad without any assumption of the coefficient of friction. Good agreement is found between the measured and theoretical friction vs. normal contact force curves, indicating that the model is capturing the essential origins of friction at this interface. The model also provides valuable insights into how wear particles may be generated at this contacting slider–disk interface.     

基于区间分析的LuGre摩擦模型参数辨识方法

针对LuGre摩擦模型参数耦合、动态参数辨识困难等问题,提出一种基于区间分析的LuGre摩擦模型动态参数辨识方法。首先,简要介绍了边界误差估计方法及其在系统模型为常微分方程时系统参数辨识中的应用,然后,基于两步法思想,分别采用最小二乘法和基于区间分析的边界误差估计方法对4个静态参数和2个动态参数进行了辨识。该方法有效避免了采用传统非线性辨识方法辨识LuGre摩擦模型动态参数时初值确定困难、对辨识结果影响大以及显性目标函数不易给出等缺陷,同时,辨识得到的参数为全局最优。最后通过实例验证了该方法的正确性和有效性。     

基于修正黏性摩擦LuGre模型的比例多路阀摩擦补偿

为减小摩擦对比例多路阀性能的影响,提出基于修正黏性摩擦LuGre模型的比例多路阀摩擦特性分析、模型参数辨识以及摩擦补偿方法。通过实验测试间接得出摩擦数据,运用数据拟合方法辨识出修正黏性摩擦LuGre模型的静态和动态参数。基于辨识参数设计出修正黏性摩擦LuGre模型摩擦状态观测器,将观测器摩擦信号输出量反馈到控制模型输入端,减小摩擦对比例多路阀性能的不良影响。仿真结果表明,基于辨识参数的修正黏性摩擦LuGre模型摩擦补偿方法可提高比例多路阀的位置跟踪精度。