风力发电机变桨轴承微动磨损与防护

分析了变桨轴承振动载荷及失效形式,指出在交变和振动载荷的作用下,风力发电机组变桨轴承的主要其失效形式是滚动体和滚道之间发生的微动磨损损伤.通过微动试验,分析了变桨轴承中微动磨损的磨损运行机制以及润滑脂的润滑效果与微动次数、位移的关系.为减小变桨轴承微动磨损,从润滑和机械方面提出了微动磨损防护的具体措施.结果表明:微动磨损程度随载荷减小、接触角度增加和材料硬度增高而减小;通过采用含渗透能力强、抗磨添加剂及抗锈蚀剂的合成润滑脂,减小桨叶振动、改进变桨轴承结构、增加套圈接触面表面强度等措施,可减缓变桨轴承的微动磨损.     

四点接触球转盘轴承许用接触应力试验

42CrMo钢具有良好的淬硬性,被广泛用做转盘轴承套圈材料。首先对42CrMo钢采取不同热处理工艺进行表面感应淬火,以获得不同的淬硬层深度;然后通过电子万能试验机进行压痕试验;最后对试验数据进行分析研究。研究发现:决定转盘轴承许用接触应力的因素除了材料的机械性能外,还包括材料热处理后的表面硬度、淬硬层深度以及轴承的结构参数等因素。     

桨-毂轴承材料扭动微动磨损行为研究

采用面接触扭动微动形式,以动力定位系统可调距螺旋桨桨-毂轴承摩擦副材料(CuNiAl-42CrMo4)为对象,以不同的角位移幅值模拟海水波动影响下的微动磨损行为,并结合扫描电子显微镜和超景深三维显微镜对磨痕形貌进行分析,探究桨-毂轴承摩擦副材料扭动微动磨损规律。结果表明,随着角位移幅值的增加,扭动微动依次运行于部分滑移区、混合区、滑移区,摩擦因数减小,同时磨损量增加,微动损伤中剥层机制所占的比例逐渐增加,且由于疲劳裂纹扩展的不利影响,实际运行过程中要尽量避开混合区。     

硬度对钢蜗轮副用材料微动磨损特性的影响

通过调整40CrNiMoA钢的热处理工艺参数获得了4种不同硬度的试样,在无润滑、室温条件下,在SRV Ⅳ微动磨损试验机上研究了硬度对40CrNiMoA钢-18Cr2Ni4WA钢摩擦副微动磨损量和摩擦因数的影响.结果表明:试验条件下,随着40CrNiMoA钢硬度的增加,其微动磨损体积减小,而较硬的18Cr2Ni4WA钢的微动磨损量变化趋势则与试样的位置等有关,但总存在一个硬度配对使得两摩擦副微动磨损体积相等;摩擦因数在40CrNiMoA钢为上试样时,随时间变化较平稳,波动较小;当40CrNiMoA钢为上试样时,其微动磨损机制主要为黏着磨损,而18Cr2Ni4WA钢的磨损机制以磨粒磨损和黏着磨损为主.     

钛合金球与骨水泥界面之间的微动磨损机制研究

采用钛合金球与自制骨水泥试样以球/平面接触方式,在自制的微动摩擦磨损试验机上开展干摩擦和25%小牛血清介质中切向微动磨损试验研究,考察钛合金球与骨水泥界面之间的微动运行特性,并采用S-3000N型扫描电镜观察磨痕形貌来分析其微动磨损机制。结果表明:随着微动振幅的增加,微动运行由部分滑移区向混合区转变。随着接触载荷的增加,试样接触面之间更容易发生黏着。与干摩擦相比,在小牛血清溶液中部分滑移区向较大振幅区扩展。部分滑移区摩擦因数值较低且保持稳定,混合区的摩擦因数先增大后保持不变。稳定摩擦因数随着接触载荷的增加而减小,随微动振幅增大而增大。骨水泥试样的磨损量在小牛血清介质中比在空气中大,并且随接触载荷增大而增大。骨水泥在小牛血清介质中微动磨损的损伤机制主要为黏着磨损和疲劳磨损,溶液分子在应力作用下对骨水泥基体有削弱作用。     

42CrMo钢离子渗氮层组织对冲击磨损性能的影响

采用调质态的42CrMo钢作为基材在530℃,在N2比例为3％和80％的两种氮氢混合气体中进行离子氮化,获得了两种具备不同化合物层的试样,化合物层分别是ε+γ'复合相以及γ'单相.并在基于能量控制的冲击磨损试验机上考察了不同离子渗氮工艺对42CrMo钢冲击磨损行为的影响.结果 表明:氮化试样的硬度更高,其冲击力峰值和冲...     

TC4合金微动疲劳损伤研究

研究了TC4合金在柱面-平面接触务件下的微动疲劳行为，分析了其微动疲劳损伤机制。结果表明：在试验务件下，微动区边缘的损伤特征以粘着磨损为主，而微动区中部则以磨粒磨损和接触疲劳为主。疲劳裂纹易于在微动区．特别是在蚀坑处萌生和扩展。促使微动疲劳裂纹萌生的因素：一是法向应力和切向摩擦力引起的材料表层塑性变形，二是微动磨损破坏了材料的表面完整性，造成了缺口应力集中效应。     

盐浴软氮化42CrMo的摩擦学性能分析

对42CrMo进行盐浴软氮化处理,分析盐浴软氮化处理对42CrMo试样硬度的影响,研究不同润滑条件下42CrMo试样的摩擦学性能,分析其摩擦磨损机制。结果表明:盐浴软氮化处理过的42CrMo的平均硬度为HV747.33,约是未处理基体的(HV310)的2.5倍;在其他条件相同时,随载荷的增加,干摩擦条件下42CrMo的摩擦因数先增加后减小,边界润滑和油润滑条件下的摩擦因数不断增加;42CrMo在干摩擦条件下的摩擦因数、表面磨痕深度和磨损量均要明显高于边界润滑和油润滑条件下;在干摩擦条件下42CrMo的磨损机制为严重的黏着磨损和塑性变形,边界润滑条件下42CrMo表面磨损减缓,有轻微犁沟;油润滑条件下42CrMo表面为磨粒磨损,无明显变形。     

钢丝微动磨损过程中的接触力学问题研究

钢丝间的微动磨损以及由此引起的钢丝的疲劳断裂是提升钢丝绳失效的主要原因之一.以6×19点接触式提升钢丝绳为研究对象,将钢丝绳中钢丝的微动损伤过程进行实验室模型化,在自制的钢丝微动磨损试验机上进行钢丝试样的微动磨损实验,考察接触载荷和微动时间变化对钢丝试样磨损深度的影响.结果表明,钢丝试样的微动磨损深度随着接触载荷和微动时间的增加而呈增长趋势,但由于接触面积和接触应力在微动磨损过程中随着接触载荷和微动时间的变化而变化,使磨损深度在不同磨损工况下增长趋势不同.建立的钢丝接触有限元模型表明,接触区中心的最大接触应力随着接触载荷的增加而增大,随着嵌入深度的加深而减小.其结果验证了试验过程中接触面积和接触应力对磨损深度的影响关系.     

风电转盘轴承径向微动磨损的数值模拟

以某1.5MW转盘轴承为研究对象,应用ABAQUS软件建立三维球(GCr15轴承钢)/滚道(42CrMo钢)接触弹塑性有限元模型,通过改变滚珠与滚道接触时的曲率比,实现球、滚道接触的径向磨损模式,研究了不同曲率比对滚珠与滚道之间接触应力、相对滑移量和动力学曲线等摩擦学关键参数的影响规律。研究结果表明:滚道的塑性变形主要发生在第一次加载卸载过程中,后续加载循环塑性变形并不明显;随着曲率比的增加,滚道的变形增大,磨损区域减少;模型的最大应力不在接触表面产生,出现在距离接触表面深度1mm处,这与实际损伤结果相符。     

烟炱和灰尘颗粒对紫铜电接触微动磨损性能的影响

采用球/平面接触方式,在自制的电接触磨损试验设备上对紫铜进行电接触微动磨损试验,研究了表面附着的烟炱和灰尘颗粒对紫铜电接触微动磨损性能的影响。结果表明:表面附着灰尘颗粒时的接触电阻远高于附着烟炱颗粒的;烟炱颗粒具有减摩作用,其附着数量的增加会降低试样的摩擦因数,灰尘颗粒则相反;烟炱和灰尘颗粒的引入均延缓了试样的微动磨损,磨痕宽度、磨痕深度和磨损量均与附着颗粒的数量呈负相关。     

高硬度螺纹的滚压加工

内燃机车高强度螺纹连接件的材料为18CrNi-WA和42CrMo,经热处理硬度达HRC33～40,螺纹精度为4级、强度为σ_h≥95～110kgf/mm~2,螺纹规格分别为M22～M48,要求滚压制造。被滚压螺纹件毛坯的硬度在HRC37以上,超出了一般滚压的硬度范围。当滚压毛坯的硬度为HRC30左右时,滚丝轮的寿命只相当于滚压螺纹硬度HRC20以下时的1/5～1/10。一般被滚制螺纹的直径不大于φ40mm。为了对规格为M48×2-h4的螺纹实现滚压制造(毛坯硬度HRC33～40),我们经过反复试验研究,完善了滚压工艺,达到了预期效果。     

42CrMo钢振动磨料磨损研究

为研究振动对材料磨损的影响,对经过低温、中温、高温回火的42CrMo钢在自制的振动磨料磨损试验机上进行了振动磨损实验.结果表明,试样的塑性、硬度及磨料的振动参数综合影响其耐磨性,磨损量并不与磨料的振动频率成正比,磨粒的振动影响材料的磨损形貌.     

转向架关键部件螺纹连接界面微动磨损行为研究

螺纹连接的可靠性对机车车辆的安全运行至关重要,而界面的微动行为(微动磨损和微观滑移)是螺纹连接失效的重要原因之一。首先选取某高速列车转向架关键部件螺纹连接材料制成直径为10mm的球试样和10×10×20 mm的平面试验,然后进行球/平面模型的切向微动磨损试验,考察法向载荷、位移幅值和循环次数对材料损伤的影响规律,最后利用扫描电子显微镜和三维白光干涉形貌仪对平面试验进行损伤形貌分,揭示其磨损机制。试验结果表明:随着法向载荷的增加,界面摩擦系数减小,磨损程度减轻;随着位移幅值的增加,界面摩擦系数增大,磨损加剧;随着循环次数的增加,磨损宽度和深度增大,磨损越为严重;表面主要的磨损机制为疲劳磨损和磨粒磨损。     

铣削条件对高速铣削淬硬钢TiAlN涂层刀具磨损的影响

针对硬度分别为50 HRC和60 HRC的Cr12MoV淬硬钢材料,采用TiAlN涂层刀具进行了高速铣削试验,重点研究了铣削方式、刀具螺旋角以及润滑方式等铣削条件对刀具磨损的影响.结果表明:高速铣削淬硬钢时,导致刀具失效的典型形式是后刀面磨损;铣削方式、刀具螺旋角以及润滑方式对刀具磨损的影响是不同的;材料硬度50 HRC时,刀具螺旋角是刀具磨损的主要影响因素;材料硬度60 HRC时,润滑方式是刀具磨损的主要影响因素.     

42CrMo钢制转盘轴承许用接触应力的试验研究

通过转盘轴承用42CrMo锻钢中频淬火平板与滚子的压缩试验,用回归直线分析法建立了永久变形量(δq/Dw)与接触应力(σ)的关系方程,求出了转盘轴承的许用接触应力.     

铁路车轴过盈配合结构微动磨损与微动疲劳研究

采用比例车轴试样进行了微动疲劳试验,试验后观察了车轴微动区的微动磨损与微动疲劳损伤,并测量了车轮、车轴配合面磨损轮廓.试验结果表明,车轴轮座边缘微动区的磨损机理主要是磨粒磨损、剥层和氧化磨损.车轴微动疲劳裂纹萌生于微动区内部,初始裂纹角度与车轴径向方向成29°.随着裂纹的扩展,裂纹角度逐渐减小.此后,基于测量的磨损轮廓...     

钴铬钼合金在血清溶液和干态条件下的扭转复合微动磨损特性

以钴铬钼合金球头与钴铬钼平面试样作为摩擦副,分别在质量分数为25%的胎牛血清溶液和干态条件下进行了扭转复合微动磨损试验,探讨了该合金的微动磨损行为和损伤机理。结果表明:在血清溶液中摩擦副的界面比干态下的更易滑动;在部分滑移区,血清溶液和干态条件下的切向力与法向力比值都很小;在混合区,两种润滑条件下的接触界面均有明显的塑性变形;在滑移区,血清溶液的润滑作用显著,磨损机理为磨粒磨损和氧化磨损,而干态条件下除此以外还存在剥层现象;两种润滑条件下的微动界面都发生了摩擦氧化。     

变桨轴承微动磨损分析与沟道参数确定

在交变和振动载荷的作用下,风力发电机组变桨轴承的主要失效形式为钢球和沟道之间的微动磨损。分析了变桨轴承微动磨损产生的原因、损伤形式及微动运行模式,为降低变桨轴承的微动磨损,通过试验对其沟道参数的取值进行了研究。结果表明:变桨轴承的沟道曲率半径系数为0.53左右,初始接触角为45°左右时,可提高变桨轴承的抗微动磨损能力,减缓沟道微动磨损损伤。     

局部堆焊修复U75V钢轨的滚动接触磨损特性

对未堆焊和局部堆焊U75V钢轨试样进行干态+湿态两阶段连续滚动接触磨损试验，对比分析了2种钢轨试样的滚动接触特性及磨损行为。结果表明：2种钢轨试样的黏着系数在干态磨损阶段都在0.60左右，进入湿态磨损阶段急剧下降至0.25左右；干态磨损阶段局部堆焊钢轨试样的黏着系数略高于未堆焊钢轨试样，湿态磨损阶段则相反。局部堆焊钢轨试样的堆焊层主要由马氏体组成，硬度最高，磨损表面损伤轻微，未发现明显裂纹与塑性变形；热影响区由铁素体、珠光体与马氏体等组织组成，硬度居中，磨损后表面粗糙度最大，塑性变形较大且出现较多大角度扩展的裂纹；无堆焊区主要由珠光体组成，硬度最小，磨损后表面平坦，塑性变形较明显，出现少量裂纹。