表面形貌在面面接触乏油状态下的减阻效果实验

采用磨削加工处理和刮研处理加工了2种表面形貌,在Falex摩擦磨损实验机上进行了2种表面形貌在平面-平面接触、乏油润滑状态下的减阻效果实验。结果表明,与磨削加工处理的接触表面相比,宽刮加工处理的表面具有某种特殊的鱼鳞状浅坑形貌,摩擦面间摩擦力显著较小,即平面-平面接触、乏油润滑状态下有一定减阻效果。     

齿面凹坑形貌对面齿轮啮合动力学性能影响的仿真分析

建立不同凹坑形貌面齿轮三维实体模型及凹坑形貌面齿轮传动系统仿真模型,通过多体动力学的接触碰撞算法,分析了在一定工况下,不同凹坑形貌面齿轮传动啮合力及输出转速的变化规律。分析结果表明,圆形凹坑对传动系统啮合力的影响最小,传动误差值最低,故其传动平稳性最优,且实验结论与仿真结论基本一致,验证了仿真的正确性,同时为今后进行微形貌面齿轮乏油润滑建模提供了合理的依据。     

不同电解液及电解时间下表面形貌对45钢减磨性的影响

为提高材料表面耐磨性，探究不同电化学加工参数所生成的表面形貌对材料摩擦学性能的影响。对45钢试件进行电化学试验，研究试件在不同电解液中电解时间对凹坑形貌的影响，以及表面形貌对45钢试件在干摩擦和乏油润滑条件下摩擦性能的影响。结果表明：电解加工后试件表面变得较为光滑，且出现了随机分布的圆形凹坑，圆坑的分布密度随着电解加工时间的增加而增加；在2种摩擦条件下，试件的磨损体积变化趋势一致，均随着电解时间的增加先减小然后逐步增大；使用质量分数15%氯化铵为电解液时，表面凹坑半径随着电解时间的增加而增加，但试件过长的电解时间将导致表面质量变差。从试验得到的磨损体积与摩擦因数可知，凹坑直径范围在50～80μm、深度范围在5～10μm为最佳试验组，在干摩擦与乏油润滑条件下，相比未电解处理的45钢试件，磨损体积分别下降了13%和14%。在20%氯化钠与10%次氯酸钠的混合电解溶液下，电解时间180 s获得最优的45钢试件，相比未电解处理的45钢试件磨损体积降低了33%。     

微凹坑分布密度对缸套摩擦润滑性能影响规律

为了探究微凹坑关键几何参数分布密度(面积占有率)对织构化缸套摩擦润滑性能的影响,采用激光冲蚀和自行设计的机械加工两种方法加工微凹坑形貌,对比分析了两种加工方式加工的微凹坑表面质量,采用加工质量较好的机械加工在缸套表面加工出面积占有率分别为5%、12%、20%、35%、50%等5种织构化缸套,对其进行台架实验和摩擦磨损性能试验,研究结果表明,缸套表面的微凹坑有一定的减摩润滑效果,且当面积占有率为12%时,缸套的综合性能最好。     

自由落体冲击下硬铝合金的塑性变形

为模拟研究垂直方向上冲击力对机械零部件表面的损伤,利用钢球在不同高度作自由落体运动冲击硬铝盘的实验,研究干摩擦和润滑工况下硬铝盘的塑性变形。在表面形貌仪上观察发现,硬铝盘凹坑深度随钢球高度的增加而增加;干接触时硬铝盘表面会发生严重损伤,接触面间有油润滑时则可有效抑制表面损伤的发生;硬铝盘的塑性变形随润滑油黏度的增加而增大,高黏度油润滑时的最大冲击深度与干接触时冲击深度基本相同。     

海水润滑条件下40Cr钢的冲击磨损实验研究

使用冲击磨损试验机、扫描电镜及表面形貌仪研究冲击载荷作用下40Cr钢在海水润滑工况下的表面损伤行为。结果发现,冲击使材料表面发生了塑性变形和磨损,塑性变形存在于冲击的每一阶段;冲击凹坑深度及体积随冲击次数的增加呈增大趋势;相比干接触条件,使用海水润滑可有效抑制冲击磨损,但会对冲击凹坑表面造成一定的腐蚀,并且该腐蚀程度随载荷的增加而增强;相同冲击次数条件下,海水润滑时的冲击凹坑深度和体积大于BS05润滑油润滑时的凹坑深度和体积。     

微造型结构表面流体动力润滑分析

通过对真实激光微造型表面进行模拟,提出一种用正弦旋转面模拟微造型凹坑形貌的方法;通过建立的微造型表面方程,采用多重网格法计算有限宽规则凹坑表面的流体动力润滑,证明凹坑能在相对运动中引起流体的动压效应。讨论凹坑深度与膜厚比值对流体动压润滑的影响,表明当凹坑深度相对于初始膜厚足够大时,流体动压效应才能得到很好的体现。通过对不同凹坑直径的实验,证实微造型结构表面在减磨中的作用,并获得减磨效果最好的最优凹坑直径。     

线接触滑——滚条件下微凹坑表面摩擦特性

线接触副在工程中广泛存在,且大多工作在弹性流体动压润滑状态下。为研究微凹坑对线接触摩擦副摩擦学性能的影响及表面三维表征参数与摩擦学特性之间的联系,采用激光微造型技术通过控制微凹坑面积占有率、凹坑深度、间距等参数加工制造4个表面粗糙度相同,且表面微凹坑面积占有率分别为7%、14%、21%、28%的圆柱形试件;然后使用Talysurf CCI Lite非接触式三维光学轮廓仪对试样进行三维表面测量,且采用ISO25178定义的参数对三维表面形貌进行表征;并在电气化改造后的JPM-1型双盘摩擦磨损试验机上,针对不同滑滚比、不同载荷、不同转速等工况,完成一系列线接触弹流摩擦试验。结果表明,表面形貌的微观结构特性对线接触摩擦副的摩擦特性具有明显的影响,并给出表面体积参数以及特征参数与摩擦的关系;同时,在不同的工况条件及不同的滑滚比下表面结构特性对摩擦的影响效果也不同。     

表面波纹度和凹坑对线接触弹流的影响*

由于加工误差和表面损伤等,轴承零件表面会出现不同的表面形貌,表面凹坑和波纹度严重影响线接触表面的润滑性能。采用系统法求解高载和低载下波纹表面和凹坑表面的润滑膜压力和膜厚以及表层Mises应力,发现表面波纹度会使油膜压力出现波动,压力波峰处的压力值会大于光滑接触表面的油膜压力,表面会出现应力集中,高载时波纹度的影响更明显;表面凹坑会使凹坑两侧出现尖锐的压力峰,表面凹坑两侧出现肿块;当凹坑在接触中心时,油膜压力对凹坑深度非常敏感,较小的凹坑深度就会导致油膜崩溃;而出口区的凹坑会使二次压力峰移动到凹坑靠近接触中心的一侧,而且峰值压力远大于正常接触压力,凹坑处有局部高应力和严重的应力集中,高载时较小的凹坑深度会引起相对更明显的压力峰和应力集中。     

复合工艺制备的表面微凹坑织构的摩擦性能研究

在构建的激光电化学复合微加工系统上,采用皮秒脉冲激光辐照与电解刻蚀复合加工方法在7075铝合金表面制备出不同尺寸的阵列凹坑微织构。采用共聚焦显微镜观测复合加工织构试样表面形貌,采用MFT-5000型RTEC摩擦磨损试验机研究润滑条件下凹坑织构的摩擦学性能,并探讨直径、深度、面积密度对减摩性能的影响。结果表明:复合加工工艺制备的表面微织构具有良好的表面形貌;润滑条件下材料表面的凹坑型织构能显著改善其摩擦学性能,相比光滑表面最高可降低摩擦因数30%;在实验参数范围内,凹坑的直径与面积密度对材料表面摩擦性能影响较大,凹坑深度对摩擦性能影响较小。     

激光织构和碳基薄膜复合处理提高钛合金摩擦学性能研究

在重载滑动干摩擦条件下，对比不同织构密度的钛合金表面的摩擦学性能；在耐磨性最好的织构密度钛合金表面再制备碳基薄膜，并与直接在钛合金表面制备的碳基薄膜的摩擦学性能进行对比。结果表明：3种低织构密度条件下，TC4钛合金的摩擦因数减小、磨损率降低；随着织构密度的增大，钛合金材料的摩擦因数变化极小，磨损率有所增加；在织构密度5.95%的钛合金表面制备的碳基薄膜，因织构微凹处产生的小微湍流，减少了摩擦阻力，使得其摩擦因数相比直接在钛合金表面制备的碳基薄膜的摩擦因数有所减小。织构化碳基薄膜的磨损率比钛合金的磨损率降低了99.31%，比直接在钛合金表面制备碳基薄膜的磨损率也降低了约60%，这是因为高接触应力摩擦过程中触发石墨化转变，被磨损的石墨化颗粒碎片嵌入织构微凹中，抑制了摩擦接触界面的磨损行为。     

润滑剂对轮轨摩擦与磨损的影响

利用MMS-2A磨损试验机模拟轮轨系统在润滑油、二硫化钼锂基脂、植物油和石墨钙基脂4种润滑剂润滑下的摩擦与磨损行为,研究润滑剂对轮轨副摩擦、磨损特性的影响.结果表明:与干态相比,4种润滑剂均使摩擦副的摩擦因数减小,表面磨痕深度减小,磨损量降低,其中石墨钙基脂的减摩和抗磨效果最好;试验结束后,轮轨试样接触表面的硬度均有不同程度的增加,其中涂有石墨钙基脂的轮轨试样的表面硬度增加最小.     

一种多功能摩擦实验台的设计及实验

介绍了一种多功能摩擦实验台的原理、性能和实验结果。该实验台通过显微镜和CCD图像传感器可以放大拍摄两接触面间的接触情况,同时可通过力传感器测量摩擦力,解决了研究面面接触时,难以观察表面接触情况的问题。实验结果表明,所研制的实验台具有较好的实用性和可靠性,满足面面接触摩擦研究的需要。     

Preliminary investigation of the effect of dimple size on friction in line contacts

The scale of surface texture is becoming an important issue of surface texture design, particularly for the condition of low speed and high load. Experiments were carried out to investigate the effect of dimple size on friction under line contact condition. The patterns of dimples distributed as square array were fabricated on the surface of brass disks. Each pattern has the same area density of 7%, the same depth over diameter ratio h/d of 0.03, and dimple diameter d varying from 20 to 60 μm. The frictional tests of the brass disk sliding against a stationary cylindrical surface of bearing roller were conducted. It was found that the pattern with dimple diameter of 20 μm presented the effect of friction reduction. For the further understanding of the effect of dimple size under line contact condition, numerical simulations were also carried out to evaluate the hydrodynamic pressure within the contact of cylindrical and plane surfaces. The effects of dimple size and radius of the cylinder on the load carrying capacity were evaluated and discussed.     

不同铜含量浸金属碳滑板的载流摩擦磨损性能*

为研究不同铜含量的浸金属碳滑块的载流摩擦磨损性能,在环-块试验机上研究3种不同铜含量(铜质量分数分别为1.17%、27.8%、50.45%)浸金属碳滑板与铜银合金接触线在载流条件下的摩擦磨损性能,并比较不同电流情况下的材料磨损表面形貌的变化。结果表明:铜含量对浸金属碳碳滑板的摩擦磨损性能有不同的影响。其中铜质量分数为1.17%的材料在200 A小电流情况下整体磨耗量较小,但是在400 A大电流情况下,电弧热、焦耳热产生的500℃左右高温会导致材料气化、掉块,严重加剧材料的损耗;铜质量分数为50.45%的材料在小电流情况下磨耗最大,但材料的运行温度整体较低,即材料的散热性能较好;铜质量分数为27.8%的材料在小电流与大电流情况下综合磨损性能最好。与铜银合金线对磨时,铜含量较高的材料出现了较为明显的黏着磨损,铜含量越高的材料其黏着磨损现象越明显。     

7075铝合金和QRO90模具钢在热成形工况下的摩擦磨损行为

铝合金在热成形制造过程中存在严重的模具磨损,不但缩短模具使用寿命,还造成工件表面拉毛和成形偏差。为模拟模具钢与7系铝合金在热成形工况下的摩擦过程,搭建单向高温摩擦磨损试验平台,对热成形工况下的摩擦磨损行为展开研究,并通过光学轮廓仪和扫描电镜分析模具钢与铝合金磨损表面形貌。结果发现,热成形过程中黏结磨损和磨粒磨损同时存在,磨损颗粒在粗糙表面上被压实和堆积,对后续的摩擦磨损行为有显著影响。对单向高温摩擦试验的接触副局部进行有限元建模,分析粗糙接触表面上的局部接触条件,探讨其对后续摩擦学行为的作用。分析表明,摩擦过程中存在黏滑现象,局部接触压力受表面形貌影响,显著大于名义载荷,最大等效应力出现在表面之下。这对进一步分析磨损行为、提出合适的表面工程方案提供了基础。     

网状表面织构对水润滑轴承摩擦磨损性能的影响

为研究网状表面织构对水润滑轴承摩擦性能的影响,利用ANSYS对布置有不同密度和深度的轴承模型进行流固耦合仿真,研究不同网纹条件下水膜的承载能力;使用3D打印技术制备不同深度与密度的网状纹理的试样,使用CBZ-1摩擦磨损试验机进行摩擦试验并实时采集摩擦因数,利用表面轮廓仪对试样磨损表面的形貌进行观测.仿真结果表明:在忽略...     

Examination of the Axial Shape of the Automotive Valvetrain Cam for Engine Friction Reduction

Friction tests were conducted with a direct-acting automotive valvetrain to evaluate the effect of the axial cross-sectional shape of the cam on friction using various cam shapes from concave to convex. The results revealed that friction levels could be understood as a function of the contact ratio between the cam and mating valve lifter regardless of the cam cross-sectional shape. A flat shape with a high contact ratio was found to have the lowest level of friction. Compared to a convex-shaped cam of the same height, a concave cam tended to show higher friction because of the lower contact ratio with the valve lifter. The results of finite element method (FEM) calculations also showed that the higher contact pressure of concave cams in the contact area was a factor that caused greater friction.