接触表面性质对圆柱滚子轴承混合润滑的影响

目的为了提高圆柱滚子轴承的润滑性能,研究滚子与外圈表面纹理及硬弹比对圆柱滚子轴承混合润滑的影响。方法基于平均流量模型、非牛顿效应、热效应和粗糙峰的弹塑性变形,建立了圆柱滚子轴承有限长线接触热混合润滑模型。研究了表面纹理及硬弹比对膜厚、膜厚比、载荷比、平均摩擦系数及最高温度的影响。结果随着表面纹理参数的增大,油膜厚度逐渐减小,粗糙峰接触压力、平均摩擦系数和载荷比逐渐增,最高温度先减小后增大,最小膜厚先增大后减小。但表面纹理参数小于1/3时,对最小膜厚的影响非常小。表面硬度引起的完全塑性变形、弹塑性和塑性变形、完全弹塑性变形对润滑状态的影响不同。在硬弹比处于0.01～0.03时,粗糙峰同时发生弹塑性和塑性变形,油膜厚度、最小膜厚、载荷比、平均摩擦系数、粗糙峰接触压力及最高温度不随表面硬度而变化。当硬弹比小于0.01时,粗糙峰产生完全塑性变形;当硬弹比大于0.03时,粗糙峰发生完全弹塑性变形。这两种情况的载荷比、平均摩擦系数、粗糙峰接触压力及最高温度均随着表面硬弹比的增大而增大。在不同工况下,表面硬度与表面纹理参数对圆柱滚子轴承润滑状态的影响存在差异。在表面纹理参数小于1/3时,表面硬度的影响占主导地位;在表面纹理参数大于1.0时,表面纹理参数的影响占据主导地位。结论表面纹理参数等于1.0时,润滑状态最好;硬弹比处于0.01～0.03时,综合润滑性能最好。在不同条件下,表面纹理参数与表面硬度对润滑影响的程度不同。因此,圆柱滚子轴承混合润滑中,存在最佳的表面纹理参数和表面硬弹比。     

表面形貌对砂轮磨削流体压力与润滑的影响

目的从磨削液压力及润滑方面找到减少磨粒磨损、磨削热和降低工件表面粗糙度的方法。方法基于实际情况,将砂轮突出的磨粒分布函数和工件在磨削之前存在的粗糙度函数等效为余弦函数,对陶瓷结合剂CBN砂轮磨削45号钢而产生的流体压力和膜厚进行了分析。结果考虑砂轮和工件的表面粗糙度时,压力波动集中在中心区域,磨削区最大压力和最大膜厚明显增大。在考虑热效应的情况下,当两表面波长相等、幅值同时增大时,最大膜厚及平均膜厚增大,而幅值相等、波长增大时,润滑情况没有改善;当砂轮表面幅值波长相等且变大时,最大膜厚及平均膜厚增大,由此也可以得出当砂轮表面幅值波长不变,工件表面如此变化时结果相同;当两表面幅值和波长不相等且都成倍增大时,最大膜厚及平均膜厚增大。结论膜厚增大利于润滑时,能降低磨削温度,减少磨削烧伤和热变形,降低工件磨削后的表面粗糙度,减少非工作磨粒的磨损,减少砂轮修正次数,延长砂轮寿命。但是膜厚不会无限增大,因为磨削区域并不封闭,在实际工程中可依据此理论来确定最优解,优化磨削过程。     

润滑状态对C/C复合材料摩擦磨损特性的影响

在M-2000型摩擦磨损实验机上,对3种C/C复合材料与40Cr钢配副分别在干态、水润滑、油润滑3种条件下的摩擦磨损行为进行了研究.结果表明:在3种润滑条件下,干态摩擦试样的摩擦系数最大,体积磨损最小;基体炭为树脂浸渍炭的试样在3种试样摩擦系数最高,约为0.141～0.205;水润滑时试样的摩擦系数最小,为0.05～0.10,但体积磨损最大,最高可达7.75 mm3油润滑时试样的摩擦系数和体积磨损均介于干态和水润滑之间;干摩擦时,试样的摩擦系数随着载荷增加而缓慢降低,水润滑和油润滑的摩擦系数则随着载荷的增加而先增加后减少;干态摩擦时材料表面形成了完整的摩擦膜,水润滑和油润滑条件下摩擦膜很薄且不完整;所有润滑条件下试样均以磨粒磨损或犁削磨损为主.     

铝箔冷轧工艺润滑状态与润滑效果研究

铝箔冷轧工艺润滑中,采用综合考虑变形区膜厚比、摩擦因数、轧后表面质量与轧制油添加剂影响性相结合的方法,综合评价润滑状态。结果表明:入口处的油膜厚度明显小于综合表面粗糙度,获得的轧后铝箔表面质量较好,轧后铝箔表面粗糙度都比仅加入基础油时的有所降低,添加剂已经发挥作用,润滑状态以边界润滑为主。     

超声振动对GCr15/45钢摩擦副油润滑下的摩擦磨损性能影响

在超声振动摩擦磨损实验仪上考察了超声振动对GCr15/45钢摩擦副油润滑下的减摩抗磨性能影响,初步探讨了在超声振动下摩擦磨损机制。结果表明,超声振动作用下45钢表面的质点会产生振动,减小了摩擦副间的正压力,破坏了表面油膜的形成影响摩擦副间的减摩抗磨性能。在所选试验载荷范围内,超声振动均可以不同程度的改善摩擦副的减摩抗磨性能,其中载荷为40 N时,超声振动对摩擦副的减摩抗磨性能改善最显著,摩擦因数和磨损体积比没有超声振动时分别降低了10%和49%。超声振动没有改变GCr15/45钢摩擦副的磨损机制,但可以减轻磨粒磨损程度。     

油水两相流润滑轧机油膜轴承的摩擦行为分析

目的研究含水润滑油对轧机油膜轴承的摩擦学性能的影响。方法选取轧机油膜轴承为研究对象,利用油水两相流体数学模型和弹流润滑方程研究轧机油膜轴承在等温条件下的润滑特性,分析油水两相流体润滑膜的压力、膜厚分别随含水率、滑滚比、轴颈间隙、主轴转速和轧制力的变化关系。结果水介入润滑油之后,随着含水率的增加,油水两相流体的黏度先增加,在含水率为30%左右时达到最大值(0.08 Pa·s),之后又迅速减小,直至接近于纯水的黏度(0.001 Pa·s)。当含水率为30%时,无量纲膜厚达到最大值(0.82),当含水率为90%时,无量纲膜厚达到最小值(0.68)。结论随着含水率的增加,油水两相流体由油包水流型转化为水包油流型,压力变化不大,膜厚先增加后减小,作为润滑剂,油包水流型比水包油流型具有更好的润滑性能,且在流型转变点处的润滑性能最优。随着滑滚比和轧机油膜轴承主轴转速的增加,压力减小,承载能力减弱,膜厚增加,润滑性能增强。随着轴颈间隙和外部轧制力的增加,压力增加,承载能力增强,膜厚减小,润滑性能减弱。     

基于热效应的织构化分形表面的弹流动压性能分析

目的研究织构化分形表面的热弹流润滑性能随分形维数及织构参数的变化规律。方法建立织构化分形表面的热弹流动压模型并无量纲化,然后运用多重网格法编程求解。通过对多种工况下的摩擦面间的最大压力、最小膜厚和摩擦因数进行比较分析,揭示织构参数和分形参数对织构化分形表面动压润滑性能的影响。结果随着织构深度的增加,最小膜厚减小,最大压力和固体界面温度增大。摩擦因数-织构深度曲线有最小值,但不同分形维数下的摩擦因数-织构深度曲线的最小值发生处的织构深度值相同。织构深度相同时,最大压力和固体界面温度随维数的增大而减小,平均摩擦因数则增大。最小膜厚-织构密度曲线和摩擦因数-织构密度曲线都存在最小值,最大压力-织构密度和固体界面温度-织构密度曲线有最大值。织构密度相同时,最大压力和固体界面温度随分形维数的增大而减小,摩擦因数则随之增大。结论分形维数越大,摩擦副表面的摩擦因数越大,但摩擦因数-织构深度和摩擦因数-织构密度曲线都有最小值。     

固液界面对流体动压润滑膜厚的影响

目的研究固液界面对流体动压润滑油膜厚度的影响。方法在面接触润滑油膜光学测量装置中,旋转的光学玻璃圆盘和静止的微型滑块平面构成面接触摩擦副。实验选取PAO6和80%甘油水溶液作为润滑剂,而滑块使用的表面材料为钢和二氧化硅两种。实验中分别利用同种润滑液体与不同滑块表面材料组合,以及不同润滑液体与同种滑块表面材料组合成不同界面组。针对不同界面组进行不同条件下的膜厚-速度关系曲线的测量。各界面的亲和性通过液体对固体的接触角评价。结果 PAO6/钢界面与PAO6/SiO_2界面产生的膜厚-速度曲线无明显差别,并与经典润滑理论计算值保持一致。而PAO6对钢表面和二氧化硅表面的接触角分别为17.5°和21.9°,两界面的亲和性差别不大。当界面组内各界面亲和性差别较大时,对应的膜厚表现出差别。亲和性较弱,或对应液体在固体的接触角较大时,膜厚相对较低。对于文中实验条件,界面效应随载荷的增加表现明显。初步分析表明,载荷的增加会加大摩擦副出口处油膜的剪切应变率,诱发滑移,从而使得界面效应明显。结论在流体动压薄膜润滑条件下,固液界面亲和性可以对膜厚产生明显的影响。     

水合羟乙基纤维素润滑时钛合金的摩擦学特性

以羟乙基纤维素(HEC)作为水基润滑添加剂,研究点接触条件下Ti-6Al-4V的摩擦学特性。采用超景深显微镜测量钛合金表面粗糙度,激光共聚焦显微镜测试氮化硅球三维形貌,采用能谱分析和拉曼光谱分析磨痕的物质组成,在UMT-2摩擦磨损试验机上分析线速度和润滑液浓度对Ti-6Al-4V摩擦学特性的影响。结果表明,摩擦过程经不同的跑合阶段,达到稳定的超低摩擦状态(μ≈0.005);随线速度、浓度的增大,氮化硅球和Ti-6Al-4V的摩擦系数先减小后增大;低线速度以及低浓度时无法形成可靠润滑膜,线速度过高时,摩擦产热导致水分子蒸发,润滑液浓度过高时,黏度显著增大,都不能实现超低摩擦;实现超低摩擦需合适的线速度以及水合分子浓度,此时钛合金表面形成微凸体磨平区域,有利于水合分子层产生斥力,形成稳定的润滑膜。通过微观分析,提出了钛合金的水基润滑模型。     

铝合金筒体侧向挤压润滑条件分析及润滑剂配比研究

润滑条件对铝合金筒体凸台侧向挤压成形有着重要影响。通过润滑条件对成形等效应变及凸模载荷影响的模拟、分析得出:当摩擦因数增大时,等效应变、筒壁变形和凸模平均载荷值增加,但凸模载荷波动减小。综合分析后确定:当摩擦因数为0.25时,具有较好的挤压效果。水基石墨润滑剂较适合于铝合金的等温挤压,为获得该摩擦因数,制取5种不同石墨含量的润滑剂,通过摩擦试验分析,确定摩擦因数。试验结果表明:当石墨含量为质量分数18%时,该润滑剂的摩擦因数为0.25,此配比较适合于铝合金筒体凸台的侧向挤压成形。     

钛合金切削用磷酸酯类添加剂润滑特性及有机碱复配研究

目的 提高水基润滑液对钛合金的润滑抗磨性能。方法 针对钛合金/硬质合金摩擦副,使用SRV往复式球盘摩擦磨损实验机,测试了常用的三种切削液及四种水溶性磷酸酯溶液的摩擦磨损效果。通过三维白光干涉形貌仪与扫描电子显微镜对磨损表面形貌及磨痕内外能谱进行检测,分析磨损机理及润滑性能,探究对钛合金具有高效润滑作用的水溶性添加剂,并通过有机碱调节溶液的pH,复配适用于钛合金的润滑体系。结果 对铝合金具有很好润滑作用的切削油对钛合金润滑效果很差,而所选水基润滑液效果较好。研究发现,四种水溶性磷酸酯溶液在质量分数为2%时即可对钛合金产生较好的润滑效果,其中,脂肪醇醚磷酸酯（MOA-3P）润滑效果最突出,摩擦系数最低（0.15）,且稳定、粘着磨损最少。通过二甘醇胺及三乙醇胺调节磷酸酯溶液pH至碱性,除支链烷基化磷酸酯（CP-NF-3）溶液外,其他溶液的摩擦系数均有所变大,且波动性增强,而CP-NF-3磷酸酯碱性溶液润滑时,摩擦系数变化很小,稳定在0.2左右。结论 水溶性磷酸酯与适当的有机碱复配的润滑液,可实现对钛合金的良好润滑,用于钛合金水基切削液体系的研发。     

纳米单峰粗糙壁面润滑模型的分子动力学模拟

为研究角鲨烷润滑油膜在固定压强、不同温度和不同剪切速度下的边界润滑行为,建立了具有单峰粗糙面的边界润滑模型。分析润滑油膜的密度分布,以及在剪切运动过程中固体壁面的力学响应和应力变化,以及不同剪切速度条件下润滑剂和凸峰的状态变化。结果表明:温度对角鲨烷润滑油膜的分层现象影响较小,对凸峰之间的粘着现象影响显著;较高的相对运动速度有利于减小磨损;混合摩擦状态时,两凸峰接触界面中有少量角鲨烷分子存在,且分子长链方向与剪切方向一致。     

结晶器保护渣的润滑与传热控制功能剖析

对保护渣渣膜在润滑与控制传热两个方面的功能发挥进行了剖析,如黏-温曲线、转折温度,渣膜结晶状态和析出相进行了研究,并指出渣膜的转折温度、结晶率对润滑功能发挥起主要作用;而渣膜的闭孔率、表面粗糙度、枪晶石比例对控制传热功能具有关键性的影响。同时,对3种典型保护渣的渣膜凝固特性进行了研究,讨论了与钢种特性和连铸工艺相适应的保护渣基本性能参数,如碱度、熔点、黏度、转折温度、烧结性能、渣膜中气体等对发挥润滑与控制传热两个功能的影响。提出了保护渣管理方面需要重点控制的内容,如保护渣全水含量高低,生产过程中更换不同性能保护渣对传热与润滑的持续影响,液渣池深度的合理值等。     

计入表面吸附膜的热弹流润滑体系建模及分析

目的 研究表面吸附膜在热弹流润滑中的作用机理.方法 构建考虑表面吸附膜的非牛顿流体点接触热弹流润滑模型,分析润滑剂的非牛顿性、吸附膜及钢的热传导系数对热弹流润滑性能的影响.结果 润滑剂的非牛顿性及吸附膜的计入对油膜压力和厚度的影响很小.与牛顿流体相比,非牛顿流体可以得到较低的温升和摩擦系数.同时,随着非牛顿流体特征剪应...     

一种新型润滑剂在扩孔成形中的应用研究

通过分别在植物粉一水基润滑剂、聚乙烯薄膜、机油和油脂4种润滑条件下进行的薄钢板扩孔成形试验，研究了植物粉一水基润滑剂的应用性能。结果表明：在4种润滑剂中，使用植物粉一水基润滑剂的薄钢板平均扩孔率最高，凸模极限行程最大，扩孔成形性最好；植物粉一水基润滑剂的减摩润滑效果与板料种类有关，σa／σh较低和δ较高的板料效果较差。     

环境温度变化对水润滑动静压轴承的热弹流影响

目的研究不同季节或地域以及外部降温对水润滑动静压轴承热弹流的影响。方法选取小孔式水润滑动静压滑动轴承为研究对象,采用考虑了热效应的Reynolds方程对水润滑动静压滑动轴承进行热弹流润滑分析,研究了不同温度边界条件下三种轴瓦材料的水润滑动静压滑动轴承润滑膜的温度变化及其压力膜厚的变化。结果当轴瓦、轴颈的温度相同且异于润滑剂初始温度(313 K)时,轴瓦、轴颈温度越低,润滑膜的温度越低,在入口区和出口区出现明显的温度变化,轴瓦、轴颈温度越低,润滑膜的膜厚越大,第二压力峰越明显。轴承外部降温,使轴瓦温度(297.35、281.7 K)保持低于润滑膜以及轴颈的初始温度(313K),轴瓦温度越低,润滑膜的温度越低,入口区以及出口区的温度也发生变化,润滑膜的膜厚增大,第二压力峰增大。对比轴瓦、轴颈温度同时降低和轴瓦温度降低这两种工况,润滑剂温度的变化趋势与压力膜厚的变化趋势相同,但变化幅度不同。结论由于轴承所处季节或地域不同,轴瓦、轴颈的温度异于润滑剂初始温度,外部环境温度越低,润滑膜的膜厚越大,有利于润滑。通过外部降温的形式使轴瓦保持低温状态,同样可以使润滑膜的膜厚增大,有利于润滑。