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。     

改性处理衬垫对自润滑关节轴承粘接性能及摩擦学性能的影响

通过对PTFE纤维与芳纶纤维复合编织衬垫分别进行丙烯酰胺处理、磷酸酯偶联剂处理和甘油醚处理,利用Instron5944型电子万能材料试验机和自制的复合摆动式摩擦磨损性能试验机,对关节轴承的剥离强度及摩擦磨损性能进行了测试和试验,考察了不同改性处理对自润滑关节轴承的粘接性能和摩擦学性能的影响,结果表明,衬垫经改性处理后轴承的粘接性能得到了提高,并且轴承的摩擦因数、磨损量以及摩擦温升有所降低,其中经丙烯酰胺处理后,轴承的粘接性能和摩擦学性能最优。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

PTFE/铜网复合材料衬垫自润滑关节轴承的试验研究

建立了自润滑关节轴承的摆动工况模拟试验方法和试验装置，试验评价了PTFE／铜网复合材料衬垫的关节轴承在不同载荷条件下无油润滑的摩擦磨损性能。结果表明：随着载荷自20kN增大至40kN，该轴承摩擦系数和线磨损量均有所增大，摩擦状态也发生了变化；40kN载荷已达到或超过该衬垫关节轴承的承载极限。     

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。     

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。     

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。     

纤维编织自润滑衬垫的温度场数值模拟

以自润滑关节轴承中的纤维编织衬垫为研究对象,采用有限元数值模拟与试样温度测量实验相结合的方式,建立了纤维编织复合自润滑衬垫试验温度场的有限元模型,并对试样在不同工况条件下的温升过程进行了有限元模拟,为自润滑关节轴承衬垫的性能评价和温度场模拟提供了理论基础和试验依据。     

WC-10Co-4Cr涂层在长寿命自润滑关节轴承的应用研究

自润滑关节轴承的摩擦副为轴承内圈球面对自润滑衬垫,传统的内圈球面表面处理方式为镀铬,起到耐磨和防腐作用,但镀铬加工过程会环境造成污染,且耐磨性能不足以支撑长寿命要求。本文根据研制长寿命自润滑关节轴承的需求,引入了WC-10Co-4Cr涂层技术取代传统的镀铬方法,在性能测试和实际工程应用中取得了理想的效果。     

关节轴承衬垫材料摩擦温度研究

在高频压摆摩擦磨损试验机上对自润滑关节轴承衬垫材料进行摩擦学性能研究,探讨不同试验条件下的摩擦温度变化特性。结果表明：载荷一定时,摩擦温度随频率的增加而增加;与其他载荷范围不同,衬垫材料在15~20 MPa载荷范围内的摩擦温度出现降低趋势,表明在该载荷范围内转移膜状态稳定,润滑性能提高。磨屑的显微分析结果表明：摩擦温度对磨屑的大小及组成成分具有决定性影响,摩擦温度越高,产生的磨屑形状越大,增强纤维含量越高,即磨损越严重。通过载荷、频率、摩擦温度的关系图得到摩擦温度等值线图,分析衬垫在不同PV值下的摩擦温度变化趋势,为不同工况下衬垫的选择及其寿命评估提供参考。     

基于有限元法的自润滑关节轴承静力学分析

根据GE30C自润滑关节轴承的实际结构、边界条件和工作载荷,建立了自润滑关节轴承的有限元模型,利用ANSYS workbench 13.0分析额定静载荷作用下自润滑关节轴承的应力和变形情况,得出衬垫的接触应力分布。通过改变衬垫的弹性模量,得出相应的接触应力和衬垫变形量,讨论衬垫材料的弹性模量对关节轴承性能的影响,为选择合适的自润滑衬垫材料提供参考。     

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。     

进口自润滑关节轴承的组织与性能分析

检测进口自润滑关节轴承套圈的显微组织、硬度及残余奥氏体含量,并测试轴承的承载、耐磨损性能。结果表明:进口轴承套圈材料的成分及热处理工艺与国内同类材料相当;进口轴承马氏体呈针状分布,且较为细小,残余奥氏体含量较均匀;进口轴承的各项性能指标基本符合标准要求,密合度、径/轴向静载荷试验中个别轴承超标,低温磨损试验中个别轴承的自润滑衬垫材料的低温摩擦性能欠佳。     

自润滑关节轴承轴向游隙和衬垫磨损量的关系研究

织物自润滑关节轴承游隙变化直接反映自润滑衬垫的磨损状态,确立轴承游隙和衬垫磨损量的对应关系,对掌握轴承磨损状态、判断轴承服役寿命具有重要意义。通过建立轴向游隙与衬垫磨损量关系的计算公式,结合典型轴承SA16的参数测定试验,评价了计算公式的合理性。结果表明:当轴向游隙为0.25 mm时,极端条件下的衬垫磨损量大于衬垫弹性状态下的数值。该研究可作为自润滑关节轴承的磨损失效判据的确定提供了理论参考。     

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。     

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。