有无电流条件下温度对碳/铜摩擦副摩擦磨损性能的影响

通过销-盘摩擦磨损试验,研究了碳/铜摩擦副在有无电流条件下的摩擦学性能。结果表明:试验过程中摩擦副温度不断地升高,且有电流时摩擦副温度比无电流时高,滑板材料的磨损量随着温度的升高而增大;当无电流通过时,摩擦因数随温度的升高先增大后减小,当有电流通过时,摩擦因数随温度的升高而减小。观察碳滑板磨损前后表面形貌发现:磨损表面随摩擦副温度的升高变得越来越光滑;当无电流通过时,磨粒磨损和黏着磨损是主要磨损类型,当有电流通过时,磨损类型以氧化磨损和电弧烧蚀为主。碳滑板材料磨损表面EDS分析发现,元素转移和氧化现象在磨损过程中时有发生。     

高温、水介质下GH05轴承材料摩擦磨损性能*

高温、水介质润滑环境下轴承用高温无磁合金GH05材料的性质会发生转变,影响其磨损系数,进而影响轴承磨损性能,导致轴承振动噪声加剧。利用高温摩擦磨损试验机开展高温、水介质润滑下高温无磁合金GH05材料的摩擦磨损试验,分析温度、载荷、润滑对材料摩擦磨损性能的影响,获取关键性能参数,为特殊工况和润滑条件下的轴承寿命评估提供试验数据。结果表明：对于轴承用材料高温无磁合金GH05,在高温300 ℃时的摩擦因数约为0.53,在水介质润滑条件下的摩擦因数约为0.35;相比于常温25 ℃下摩擦因数,高温300 ℃环境下摩擦因数波动范围小,稳定性更强;相比于干摩擦状态,水介质润滑条件下摩擦因数小,稳定性好;随着温度的升高,无磁合金材料GH05的耐磨性降低;相同试验载荷下,无磁合金材料GH05在高温300 ℃干摩擦条件下的磨损体积最大,在常温水介质润滑条件下磨损体积最小。高温无磁合金材料GH05的磨损系数在高温300 ℃干摩擦条件下取值范围为1.93×〖JP〗10-7~3.02×10-7mm2/N。     

高温下轴向柱塞泵滑靴副干滑动摩擦磨损性能*

采用Rtec摩擦磨损试验机模拟不同温度、载荷和转速等工况,研究轴向柱塞泵滑靴副在高温下干滑动的摩擦学规律。通过试验测得的摩擦因数、磨损体积和借助白光干涉三维表面轮廓仪所测得的表面形貌以及磨痕截面曲线,分析其润滑行为及摩擦磨损规律。结果表明：高温下滑靴副的摩擦因数随温度和转速的增大逐渐减小,随载荷的增大而增大;磨损体积随温度的升高先增大后减小,随载荷的增大逐渐增大,随转速的增大先减小后增大;温度和载荷对高温下磨痕的深度影响显著,转速对磨痕的深度和宽度都有影响。研究表明：在高温条件下,在温度为300 ℃、载荷为50 N、转速为75 r/min工况下滑靴副的减摩抗磨效果最好。     

考虑热效应影响的指尖密封接触强度分析

指尖密封作为柔性高速动态密封装置,其在航空发动机、燃气轮机等重大设备的高速密封部位具有良好的应用前景。但高速高温条件下,摩擦生热和环境温度对指尖密封配副接触强度具有重要影响,进而影响其密封性能,探索其影响机理成为指尖密封性能设计中的关键。为此,研究针对指尖密封实际工况条件,将摩擦生热转化为热流密度边界条件,同时计入密封介质温度的影响,构建了指尖密封系统的热结构耦合分析模型,研究了热效应对指尖密封/转子配副接触强度的影响规律,并进行了物理试验验证。研究结果表明,高速条件下摩擦生热对密封配副接触强度具有重要影响,转速为15 000 r/min时,室温条件下,摩擦效应导致指尖密封局部温度升高超过370℃,指尖靴/转子摩擦配副间接触压力增大近10%;高温条件下,考虑热效应影响后,导致局部接触压力相对于不考虑热效应影响时减小了90%;性能试验结果表明考虑热效应后,密封上下游压力差为0.4 MPa时,指尖密封泄漏试验结果的最大误差仅为16.5%,而不考虑热效应影响时,最大误差达到了72.8%,验证了考虑热效应的必要性和热分析方法的合理性,为高温、高速条件下的指尖密封性能设计提供了重要参考。     

刷式密封流场和温度场数值模拟

将刷式密封区域视为多孔介质,建立刷式密封CFD数值分析模型;结合FLUENT软件,通过求解Non-Darcian多孔介质模型的能量方程和(RANS)完全雷诺平均方程的方法,研究刷式密封干涉量、转速和压比对刷式密封流动和传热特性的影响规律;采用EUGRN方程推到出多孔介质阻尼系数计算方法,并通过试验验证该方法的正确性。结果表明:随着压比的增大,最高温度先增大然后减小;随着转轴与刷丝束间干涉量和转速的增加,最高温度增大;在每个转速下都存在一个临界压差可使得刷丝自由端最高温度达到最大值。     

端面刷式密封的研制及特性分析

针对常规刷式密封存在的转子易磨损、刷丝之间的间隙随半径的增大而增大,进而造成空隙率不均、后挡板与转子之间的间隙大小受到转子径向跳动的限制等问题,研发了一种用于气体密封的新型端面刷式密封结构,将常规型刷式密封的摩擦面由转子表面转移到与转轴垂直的端面上.端面刷式密封具有摩擦无法对转子造成破坏、刷丝排列更紧密,刷丝区孔隙率均匀、适用于更大的转子偏移、结构上有更多的选择性等特点,使密封效果更好.     

两级刷式密封流动传热特性数值与实验研究

刷式密封传热特性直接影响刷式密封的封严特性与使用寿命,现有刷式密封存在刷丝与转子间摩擦产生大量热导致密封提前失效的问题。建立了两级刷式密封三维实体流动传热求解模型,将数值模型计算结果同实验数据进行对比验证,在验证模型准确性的基础上,数值分析了刷丝束内部轴向和径向的压力分布特性,研究了刷式密封几何参数对泄漏特性的影响和压比、转速、干涉量对刷丝最高温度的影响。结果表明:上下游区域压力基本保持不变,压降主要出现在刷丝束区域;末级刷式密封承受的轴向压力与径向压力较大,表明末级刷式密封对密封性能影响较大;在本文的研究工况下,泄漏量从10排刷丝数到25排刷丝数降低了15.29%,而后挡板保护高度从2.5mm增加至4mm时,泄漏量增加了14.40%,刷丝束与转子表面间的径向距离由0mm增加至0.5mm时,泄漏量增加了31.61%,其中径向距离的增加对泄漏量的影响较为明显;刷式密封的下游区域温度高于上游区域,且高温区出现在刷丝自由端,刷丝的最高温度随着压比、转速以及干涉量的增加而增加,分别增加了6.5%,8.1%,5.4%。     

不同工况下镍基自润滑材料的摩擦磨损性能

采用复压复烧工艺制备以Ni-Cu合金为基体的石墨自润滑复合材料,在Rtec高温摩擦磨损试验机上开展不同温度、载荷、介质环境条件下的摩擦磨损试验,利用三维形貌仪观察圆盘试样的磨损形貌并得出其材料的Archard磨损率。结果表明：随着载荷增大,摩擦因数略有减小,稳定性提高,磨损痕迹越来越明显;随着温度升高,摩擦因数先减小再增大,稳定性降低,磨损情况越来越严重;水介质环境下,摩擦因数变大,稳定性降低,磨痕宽度和深度明显变大;温度和介质环境对磨损率的影响更加明显,常温(25℃)水介质、高温(300℃)干摩擦、常温干摩擦工况下所得磨损率之比约为81∶37∶1。     

多级低滞后型刷式密封流动传热特性数值研究

多级低滞后刷式密封的级间压力均衡性和传热特性影响其密封性能和使用寿命。本文建立了基于三维实体建模的多级低滞后刷式密封传热特性求解模型,在验证数值模型准确性的基础上,数值分析了不同压比条件下多级低滞后型刷式密封的级间压力分布特性,研究了两级和三级低滞后型刷式密封温度分布特性。研究结果表明:两级和三级低滞后型刷式密封的最大级间压降均出现在末级刷丝,压比对级间压降占比的影响较小;两级和三级低滞后型刷式密封刷丝束温度逐级升高,末排刷丝温度最高,这主要是因为泄漏气流将前级刷丝束的热量带至末排,导致末排刷丝温度较高,末排刷丝的热变形量最大;刷式密封的热量主要来源是由刷丝与转子之间摩擦产生,其传热形式包括刷丝与挡板、转子之间的导热,以及刷丝、转子、挡板与气流之间的对流换热;刷丝与转子之间的接触力大小决定了摩擦产生的热量大小,导致最高温度不同;热量散失的主要形式是泄漏气流带走的热量。     

高速干滑动条件下钢/铜摩擦副摩擦磨损表面摩擦热规律研究

利用MMS-1G高温高速销-盘摩擦磨损试验机,以钢/铜摩擦副为研究对象,进行摩擦磨损试验,使用热电偶对摩擦表层进行测温,应用JSM-5610LV型扫描电子显微镜对摩擦表面进行观察,研究在高速干摩擦条件下摩擦热的影响因素及对表面磨损机制的影响。结果表明:摩擦表面的温度随着速度、载荷的增加而增加;在摩擦初期摩擦温度显著增加,摩擦因数快速下降,当达到某一数值后形成一个动态的平衡;随着摩擦温度的升高,磨损机制发生转变,由粘着磨损转变为磨粒磨损和粘着磨损共同作用。     

工况条件对微型汽车离合器摩擦副摩擦因数的影响

分析了影响摩擦因数的因素,设计了一套试验方案,在高温摩擦磨损试验机上研究了工况条件对微型汽车离合器摩擦副摩擦因数的影响规律.结果表明:微型汽车离合器摩擦副的摩擦因数随工作载荷和滑动速度的增加先减小,然后逐渐趋于稳定;随着温度的上升,摩擦副的摩擦因数先下降,当温度上升到摩擦片的软化温度时,摩擦因数开始回升,当温度继续上升到摩擦片的分解温度时,摩擦因数又开始下降.     

不同湿度环境中钢/铜配副摩擦磨损性能研究

应用QG-700型高温气氛摩擦磨损试验机研究了CrNiMo钢/黄铜配副在不同环境湿度条件下的滑动摩擦磨损性能,利用三维形貌轮廓仪、EDAX能谱分析仪(EDS)分析了其磨损机制。结果表明:随着环境气氛湿度的增加,配副的摩擦因数、销/盘试样磨损率和摩擦温度均呈降低趋势,摩擦学性能得到改善。销试样的磨损机制主要为黏着磨损,环境湿度的增大弱化了配副材料的黏着磨损。     

柔性丝刷式密封泄漏特性的数值与试验研究

柔性刷丝较金属刷丝可降低刷封重量和摩擦磨损。建立"L"形柔性丝刷式密封泄漏特性分析的数值模型,分析结构参数、工况参数和安装参数对泄漏率的影响。试验测量压差和转速对泄漏率的影响,并与数值结果对比验证。结果表明:在刷束区流体压力发生突降;小压差、高温度和高转速工况下泄漏率降低,反之则提高,其中转速的影响程度较低;降低孔隙率、刷丝直径、前板间隙、后板间隙或增加刷丝长度、刷束厚度可提高密封性能;合适的密封间隙可通过流阻效应起到密封作用,并显著降低摩擦磨损;试验与数值模拟结果误差小于10%,变化趋势一致。     

柔性丝刷式密封传热特性的数值分析与试验研究

针对刷丝与转子摩擦生热、刷束的局部过热、热量传入轴承腔体等影响机器性能的问题,对柔性丝刷式密封的生热、散热、隔热性能进行了研究.建立了大过盈变阻力柔性丝刷式密封和传统金属丝刷式密封CFD多孔介质数值模型,对比了柔性丝和金属丝刷式密封摩擦生热性能、沿挡板的传热性能、阻碍热量进入轴承腔体的隔热性能,并探究了工况参数和结构参...     

含硫镍基合金与YJ2硬质合金对偶的高温摩擦磨损特征

研究了通过热压法制备得到的含硫镍基合金与 YJ2硬质合金对偶的摩擦磨损特征。结果表明 :在高温摩擦过程中 ,材料中的硫化物共晶体是主要的润滑组元 ,摩擦面的温度对其润滑效果有较大的影响 ;材料与 YJ2对偶时的摩擦系数随着温度变化有所不同 ,但是磨损率都是随着温度升高而增大的 ,其高温下磨损形式主要为磨粒磨损和氧化磨损 ;YJ2硬质合金表面生成的氧化物对材料减摩性能有很大影响。     

摩擦副材料耐磨特性的试验研究

就锡青铜ZQSn10-1与经两种不同表面硬化处理的合金工具钢CrWMn和Cr12MoV组成摩擦副进行磨损试验的结果进行了分析,探讨不同配偶材料和不同的表面处理方法对耐磨性的影响,对在选择摩擦副配偶材料时必须注意的金相组织和硬度匹配问题作了讨论。提出的结论可供相近工况条件摩擦副材料的选择和制订工艺时参考。     

热力变形下渣浆泵机械密封干摩擦磨损分析

机械密封在起停阶段或操作失误时常处于干摩擦状态,由此导致的热损伤与磨损将影响其密封性能。以某YWN8合金接触式机械密封为研究对象,建立基于硬度及磨损系数的磨损数值模型,试验测定摩擦副密封环的硬度、磨损系数、干摩擦因数,验证磨损数值模型的准确性;对机械密封磨损进行仿真模拟,研究摩擦副密封环在干摩擦运转时单力场及热力变形下的磨损深度,并用磨损理论值进行验证。结果表明：干摩擦运转时密封环端面温升较低,温度不是其失效的主要原因;热力变形后密封环内外径间隙增大,造成端面粗糙峰接触面积减小,黏着磨损较变形前呈下降趋势,导致多物理场下的磨损深度与理论值不符。     

高水基液压阀陶瓷摩擦副摩擦学性能研究

为选择适合的高水基乳化液液压阀摩擦副材料,探讨ZrO2与不同结构陶瓷组成的摩擦副在高水基乳化液润滑状态下的摩擦磨损特性。采用摩擦磨损试验机,在不同载荷和滑动速度下,研究在高水基乳化液介质中4种不同陶瓷材料（ZrO2、Al2O3、Si3N4和SiC）分别与ZrO2配副的摩擦学性能,并探讨不同组合陶瓷摩擦副的磨损机制。结果表明：在高水基乳化液中,各陶瓷的摩擦因数均随着滑动速度的增大而降低,其中Al2O3陶瓷的摩擦因数最小;ZrO2、Al2O3和Si3N4陶瓷的摩擦因数受载荷的影响较小,SiC陶瓷的摩擦因数则随着载荷的增大而骤增;各陶瓷的磨损体积都随着速度和载荷的增大而增大,其中Al2O3/ZrO2陶瓷摩擦副的磨损体积最小,其磨损机制以磨粒磨损和微疲劳磨损为主。研究表明,在不同工况下,Al2O3与ZrO2陶瓷配副的摩擦因数和磨损体积均为最低值,更适合作为高水基乳化液液压阀的摩擦副材料。     

多纤维增强汽车制动器摩擦材料的摩擦磨损特性研究

制备一种多纤维增强汽车制动器摩擦材料。为了解多纤维增强摩擦材料各组分在制动摩擦过程中所起的作用,采用XD-MS定速式摩擦试验机测定所制备的摩擦材料的摩擦磨损性能,通过扫描电镜观测在不同温度下磨损后的表面形貌。结果表明:摩擦材料的摩擦因数比较稳定且在高温时摩擦因数没有显著下降,磨损率也在规定范围内;摩擦材料在低温下主要是磨粒磨损,高温下树脂分解产生热磨损,同时伴随着磨粒磨损和疲劳磨损。     

刷式密封传热特性的数值研究

刷式密封在密封过程中会产生的大量摩擦热,影响到其密封性能,针对这一问题,采用数值分析的方法,研究了进出口静压比与背板结构对刷式密封传热特性的影响规律。首先,采用ANSYS软件建立了刷式密封的三维切片热分析模型,通过与实验数据对比验证了该模型的合理性;然后,研究了进出口静压比对刷式密封泄漏量以及刷式密封最高温度的影响,分析了刷式密封的压力场与流场分布情况;最后,在热分析基础上,对刷式密封温度场的分布情况进行了模拟分析,通过改变背板平衡腔的腔体形状、背板平衡腔体深度和下游保护高度,研究了背板结构对刷式密封温度场的影响规律。研究结果表明:随着进出口静压比的增加,刷式密封泄漏量以及刷式密封最高温度变化趋势逐渐变缓;平衡腔的腔体形状改变对刷式密封最高温度的影响有限;刷式密封最高温度随平衡腔体深度的增大而下降,下降趋势变缓;当下游保护高度低于1.2 mm时,随着下游保护高度的减小,最高温度出现的位置由末排刷丝尖端向前排转移,其数值大小呈指数规律上升。