磷酸酯偶联剂改性衬垫对自润滑关节轴承性能的影响

利用 Instron5944型电子万能材料试验机和自制的关节轴承摩擦磨损试验机,研究磷酸酯偶联剂接枝改性处理衬垫对自润滑关节轴承黏接性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明：磷酸酯偶联剂接枝改性处理衬垫可以有效提高轴承衬垫的黏接性能;自润滑关节轴承的摩擦磨损性能与摆动频率呈现明显的相关性,摩擦因数和磨损量均随摆动频率的增大而减小,而摩擦温度随之升高;衬垫经改性处理的轴承摩擦因数、磨损量以及摩擦温升均明显降低,表明衬垫经改性处理后改善了自润滑关节轴承的摩擦学性能。     

PTFE/芳纶纤维编织衬垫自润滑关节轴承的黏接性能及摩擦学性能

对PTFE/Kevlar纤维混合编织衬垫分别进行超声波处理、稀土CeO2处理后,制备了自润滑关节轴承,利用Instron5944型电子万能材料试验机和自制的高频摆动摩擦磨损试验机对关节轴承进行了剥离强度测试和摩擦磨损性能试验,考察了前处理工艺对关节轴承的黏接性能和摩擦学性能的影响,并采用扫描电镜(SEM)观察分析了衬垫表面的微观形貌变化,以探究轴承的摩擦学性能与衬垫形成PTFE转移膜的成膜性能之间的关系。结果表明,衬垫经改性前处理后,不仅提高了衬垫与基体的黏接性能,而且提高了轴承的摩擦学性能;轴承的摩擦学性能与其在摩擦磨损过程中形成PTFE转移膜的成膜性能之间存在一定的对应关系,即PTFE转移膜的形成越快,耐磨性、均匀连续性越好,在摩擦磨损过程中表现出较优的摩擦诱导成膜性能,其摩擦学性能也越优。     

衬垫甘油醚改性处理对自润滑关节轴承性能的影响

由于芳纶材料的苯基团极难溶于大多数化学物质,由聚四氟乙烯(PTFE)纤维和芳纶纤维复合编织而成的自润滑衬垫与黏接剂的黏接性能较差,从而影响轴承的整体性能。对关节轴承自润滑衬垫进行甘油醚接枝改性处理,利用摩擦学动态性能试验机测定衬垫改性处理后的轴承的摩擦学性能,并分析衬垫改性处理影响轴承摩擦学性能的机制。结果表明:衬垫经改性处理后轴承的磨损量、摩擦因数和摩擦温升均明显降低;经接枝改性处理后,衬垫的成膜性能得到明显改善,且随着摆动频率的提高,衬垫的成膜性能也有所提高,表明甘油醚接枝改性改善了自润滑关节轴承的摩擦学性能。     

PTFE/芳纶织物衬垫自润滑关节轴承性能试验

对比分析研究了同型号国产与进口PTFE/芳纶织物衬垫自润滑关节轴承的粘结质量、摩擦学性能以及承载性能,研究结果表明:进口轴承的剥离强度、摩擦磨损性能以及承载性能均略优于国产同型号的关节轴承;国内自润滑关节轴承的衬垫粘结质量、摩擦学性能以及承载性能需要进一步提高。     

铜基粉末冶金和青铜衬垫杆端关节轴承摩擦学性能对比

采用自制的高频重载杆端关节轴承摩擦磨损试验机,在摆动频率3 Hz,接触应力8 MPa条件下试验分析了铜基粉末冶金和青铜衬垫杆端关节轴承的摩擦因数、温升和磨损情况,借助扫描电子显微镜(SEM)检查分析了2种衬垫的表面磨损差异。结果表明:铜基粉末冶金衬垫轴承的摩擦学性能优于青铜衬垫,且前者为轻微磨粒磨损,后者为严重磨粒磨损。     

衬垫的氧化铈改性处理对自润滑关节轴承粘接性能的影响

通过对PTFE/芳纶纤维复合编织衬垫进行氧化铈处理,利用自制的剥离夹具对自润滑关节轴承衬垫的粘接性能进行了试验研究,并采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析了衬垫粘接面的微观形貌变化。结果表明,衬垫的氧化铈改性处理增大了纤维表面活性基团的浓度及纤维表面粗糙度,改善了纤维与黏合剂之间的浸润性,使得衬垫的粘接性能显著提高。     

基体树脂和纳米颗粒含量对自润滑衬垫摩擦磨损性能的影响

用浸渍方法制备了含有不同比例基体树脂的Kevlar/聚四氟乙烯纤维(PTFE)织物型自润滑衬垫,用MM-200磨损试验机试验评价了制备衬垫的摩擦磨损性能,通过扫描电子显微镜(SEM)对磨损表面观测,探讨了衬垫中基体树脂含量和添加的纳米颗粒对衬垫摩擦磨损性能的影响机理。研究结果表明:衬垫存在一个较优的基体树脂含量范围,在此范围内,衬垫的摩擦磨损性能较为优异;纳米颗粒对衬垫的摩擦学性能和摩擦过程的阶段性变化产生影响,加入纳米颗粒后衬垫的抗磨性能得到明显改善。     

不同衬垫关节轴承摩擦学性能的对比

在摆动频率1.9 Hz,4种载荷(3,6,9和12 kN)条件下,对比研究了1种钢对铜网复合衬垫材料关节轴承Ⅰ和3种钢对PTFE织物衬垫材料关节轴承Ⅱ,Ⅲ和Ⅳ的干滑动摩擦磨损性能,并利用三维形貌轮廓仪观察其磨损表面形貌。试验结果表明:轴承Ⅰ,Ⅱ,Ⅳ的摩擦系数随着载荷的增大而逐渐增大,轴承Ⅲ则随着载荷的增大呈减小趋势;轴承Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ的磨损量和摩擦温度大体上均随载荷的增大不断增大;载荷小于9 kN时,轴承Ⅰ的摩擦学性能表现较好,大于9 kN后轴承Ⅲ则表现最好;整个试验过程中轴承Ⅳ的摩擦磨损性能表现最差。     

纤维织物型自润滑材料摩擦学性能试验

采用标准球盘往复式摩擦磨损试验机对纤维织物型自润滑关节轴承材料的摩擦特性及磨损机理进行试验,测定恒定载荷和往复运动条件下衬垫的摩擦因数和磨损量,给出了衬垫与试球间接触应力分布计算式。通过方差分析及检验样本P值验证了不同条件下测试均值差异的显著性及数据的有效性;应用扫描透射电子显微镜观测衬垫磨后的表面形貌,分析磨损机理;采用3种对磨试球,对比不同材料对衬垫摩擦学特性的影响。     

关节轴承磨损性能试验研究进展

总结了关节轴承的磨损性能试验以及摩擦磨损试验机的研究进展。影响关节轴承摩擦磨损性能的主要因素为载荷、摆频、摆动角度、温度、轴承材料和自润滑材料材质及含量,并根据已有的研究工作对将来试验机的发展趋势提出了一些看法。     

不同黏结方向对织物自润滑衬垫磨损性能的影响

织物自润滑衬垫是飞机关节轴承的关键自润滑材料,其摩擦磨损性能直接影响关节轴承的服役可靠性。对2种型号的关节轴承进行故障分析,结合摆动磨损试验研究衬垫裁剪和黏结方向对衬垫性能的影响。结果表明:45°方向裁剪的衬垫摩擦平稳性和耐磨性均优于0°方向裁剪的衬垫,为提高国产织物自润滑衬垫的服役性能提供了试验依据。     

PTFE/铜网衬垫关节轴承的摩擦学性能研究

利用自制的高频重载关节轴承摩擦磨损试验机,研究了不同摆动频率和接触压力条件下PTFE/铜网复合材料衬垫关节轴承摩擦系数、线磨损量和摩擦温度的变化规律。借助扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)分析了关节轴承衬垫的磨损表面并探讨了其磨损机理。结果表明:在接触压力≤47.6 MPa时,摆动频率的升高对轴承的摩擦系数、磨损量和摩擦温度影响较小;在接触压力(47.6 MPa时,随着摆动频率的变化,轴承的摩擦系数、磨损量波动范围较大,摩擦温度上升较快;在摆动频率和接触压力共同作用下衬垫材料发生塑性变形、挤压变形和剥落,内圈材料向衬垫转移使关节轴承衬垫自润滑能力下降,导致衬垫材料发生粘着磨损和磨粒磨损而失效。     

编织衬垫关节轴承热力耦合分析

根据关节轴承相关的热传导理论,建立了基于ABAQUS仿真软件的动态热力耦合模型,分析了编织衬垫关节轴承温度、应力、变形的分布规律及摩擦热对轴承力学性能和结构尺寸的影响。运用自制的关节轴承试验机对轴承温度进行实时测量,得到热平衡状态时关节轴承内圈温度场的分布,并与ABAQUS热力耦合模型中关节轴承试验测点所对应的温度场分布进行对比。结果表明:相较于无摩擦热时,有摩擦热时内圈和衬垫的变形量变小;在接触区域衬垫变形呈现波动分布,与内圈的接触面积变大。适当的摩擦温度可以缓解编织衬垫关节轴承的应力变化,改善关节轴承的力学性能,延长使用寿命。试验与仿真结果的一致性验证了仿真模型的准确性。     

编织衬垫自润滑关节轴承摩擦磨损性能的模糊综合评价与优化

综合应用正交试验与模糊综合评价方法,对影响自润滑关节轴承摩擦磨损性能各因素的主效应、两两因素之间的交互效应及全部因素水平搭配之间的交互效应进行综合分析,并依据分析结果确定最优参数组合,弥补方差分析只能研究单目标问题,不能全面反映实际情况的不足,为在不同工况条件下合理选择轴承类型提供依据。研究结果表明,各因素对编织衬垫自润滑关节轴承摩擦磨损性能的影响程度依次为:衬垫材料、摆动频率、前处理工艺;衬垫材料与摆动频率的交互效应对综合指标影响显著。     

挤压型铝合金自润滑关节轴承性能研究

为满足航空轴承轻量化的设计要求,研制了挤压型铝合金自润滑关节轴承,对比同规格挤压型不锈钢自润滑关节轴承,对铝合金自润滑关节轴承进行了强度计算和有限元分析校核,开展了径向额定静载荷、轴向额定静载荷和径向额定动载荷下摆动摩擦磨损的性能试验。结果表明:挤压型铝合金自润滑关节轴承在静载荷下变形性能和径向载荷下的摩擦磨损性能满足要求,在常温低速摆动工况条件下,完全可以替代挤压型不锈钢自润滑关节轴承。     

表面处理对芳纶织物粘接性能及摩擦性能的影响

考察了表面处理对芳纶织物材料粘接材料及摩擦磨损性能的影响。研究表明,芳纶织物经丙酮及蒸馏水除去织物表面附着物后,提高了粘接性能及耐磨性。芳纶织物经等离子体处理后,纤维表面含氧基增多和活性基团的生成是提高强俄粘接性能和耐磨性的主要因素。     

钻井液污染润滑脂对牙轮钻头轴承摩擦学性能的影响

高温或冲击载荷会引起钻井液泄漏进入复合锂基润滑脂,从而影响牙轮钻头滑动轴承润滑及摩擦磨损性能。采用MCR102旋转流变仪对含有不同质量分数钻井液的复合锂基润滑脂进行流变性测试,并采用MDW-1型摩擦磨损试验机开展牙轮钻头滑动轴承模拟工况下轴承单元摩擦学实验,研究钻井液质量分数对轴承摩擦磨损性能的影响。结果表明:钻井液的污染将降低润滑脂的黏度,改变润滑脂的流变性能;钻井液的污染总体上增大了滑动轴承单元摩擦因数及摩擦因数波动幅度,同时加大轴承的磨损,且在高转速下,润滑脂中较低含量的钻井液就会使滑动轴承单元的摩擦磨损达到最大值;钻井液中的超细碳酸钙和重晶石颗粒引起的磨粒磨损和犁沟效应,可能导致滑动轴承快速失效。     

高频摆动自润滑关节轴承故障分析与改进验证

对高频摆动工况下自润滑关节轴承GE20-1的故障分析显示:织物自润滑衬垫和内圈球面镀硬铬涂层耐磨损性能不佳,出现偏磨现象;磨损严重处衬垫磨穿,内圈球面涂层仅剩1～2μm.为提升轴承耐磨损性能,采用了PTFE纤维面密度约20.1％的CD2#衬垫与内圈球面硬质合金涂层相组合的改进方案,改进轴承GE20-2经1500 h寿命...     

TiH_2对铁基含油轴承材料摩擦磨损性能的影响

为提高铁基含油轴承材料的力学和摩擦学性能,通过球磨含造孔剂TiH_2的铁基混合粉末,制备孔隙、性能可控的铁基含油轴承材料,利用HDM-20端面摩擦磨损试验机对其摩擦磨损性能进行评价。结果表明:在铁基含油轴承材料中添加适量的TiH_2可有效调控孔隙率,同时生成硬质相,增大材料的硬度,满足材料含油自润滑性能和力学性能要求;当TiH_2质量分数为1%时,轴承材料综合力学性能和摩擦学性能较好。     

纳米氧化锌和石墨填充聚酰亚胺摩擦学性能研究

采用M-2000型摩擦磨损试验机考察单一纳米氧化锌(ZnO)和石墨以及二者复合填充聚酰亚胺(PI)复合材料在干摩擦下与GCr15轴承钢对摩时的摩擦磨损性能,并利用扫描电子显微镜分析PI复合材料及其对偶件磨损表面形貌状况。结果表明,填充纳米ZnO后,PI复合材料的摩擦学性能变差,填充石墨后,PI复合材料摩擦学性能显著改善;而复合填充纳米ZnO和石墨后PI复合材料的摩擦学性能最佳,即二者存在明显的协同效应。PI复合材料的摩擦磨损性能同其在偶件磨损表面形成的转移膜的性质密切相关,纳米ZnO能显著增强转移膜与对偶件的结合强度,不同PI复合材料呈现不同的磨损机制。