初始齿面点缺陷斜齿轮磨损模式演变与状态评估

为了探究如大型风电齿轮初始缺陷存在下的摩擦磨损机制与演变历程,避免齿轮发生开放式磨损和重大故障,对初始齿面点缺陷下的斜齿轮磨损特征与演变过程进行研究。实验采用控制变量法,在自制齿轮磨损实验台上分别进行了3组不同工况条件下的磨损实验,分别设置了正常齿轮与缺陷齿轮、低载工况与重载工况条件的对比实验。采用振动监测和油液检测技术,对齿轮箱振动情况以及齿轮产生的磨粒进行统计分析,结合轮齿表面的微观形貌分析,对重载工况下缺陷齿轮磨损衰退过程进行准确评估。结果表明：初始缺陷将导致齿轮表面应力集中且数值高达数倍,而初始圆坑缺陷附近却无异常磨损特征;初始圆坑缺陷会缩短齿轮稳定磨损期,削减齿轮使用寿命,磨损后期导致磨损加剧、振幅增加数倍且伴随较大冲击载荷。     

深振荡磁控溅射复合沉积CrN/TiN超晶格涂层的摩擦学性能

研究了IN718高温合金、WC-6%Co硬质合金和Si(100)基体上深振荡磁控溅射复合沉积CrN/TiN超晶格涂层的摩擦学性能。研究表明,涂层的生长对基体的类型没有选择性。随着基体硬度的升高,划痕结合力失效临界载荷增大,涂层结合力失效机制由翘曲失效转变为基体/涂层协同变形,未发现涂层的剥落失效。载荷为2N时,磨损机制由磨粒磨损和氧化磨损转变为轻微磨粒磨损。载荷为4 N时,IN 718基体上涂层的磨损机制为严重的氧化磨损,WC-6%Co基体上的涂层的磨损机制为磨粒磨损和氧化磨损,氧化物的产生、堆积和转移导致摩擦系数的波动。     

耐磨管线钢磨粒磨损机理

对同成分不同组织的试制耐磨管线钢进行磨粒磨损试验,并对磨损表面形貌进行扫描电镜观察并对该表层磨损失重进行分析。结果表明:加载载荷对于磨损结果的影响大于对磨损距离和磨粒尺寸的影响;当磨粒尺寸或载荷较小时,主要的磨损机制为微观切削:当磨粒尺寸或载荷较大时主要磨损机制为疲劳断裂,反复的塑性变形使材料疲劳脱落,造成磨损;材料亚表层组织的塑性变形随磨粒尺寸的增大而加重,材料损失也会加剧。     

基于Hilbert-Huang 变换的齿轮故障诊断研究

提出一种基于Hilbert-Huang变换的齿轮磨损故障诊断的新方法。介绍Hilbert-Huang变换的基本原理,并将Hil-bert-Huang变换应用于齿轮箱中齿轮磨损故障诊断,通过选取表征齿轮磨损故障的固有模式函数进行边际谱和能量谱分析,可提取齿轮故障振动信号的特征。齿轮故障实验结果表明,应用这种分析方法,能够有效地诊断齿轮的磨损故障。     

高功率密度柴油机缸套活塞环摩擦副磨损失效机理*

为延缓摩擦副磨损失效,提升高功率密度柴油机的寿命,同时为减磨措施提供理论依据,研究缸套—活塞环摩擦副的磨损失效机理。利用扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)对原始及实际使用500h以后失效缸套和活塞环的表面形貌和化学成分进行了分析。结果表明:对于缸套,上止点附近的磨损机理为综合的磨粒磨损、粘着磨损、腐蚀磨损。缸套中部磨损机理与上止点附近相似,但没有发生大面积的粘着磨损。下止点附近的磨损机理以磨粒磨损为主。梯形环表面的铬电镀层失效,失去了保护基体的作用,磨损机理为综合的磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损。扭曲气环表面仍然覆盖着比较完整的铬电镀层,磨损机理以磨粒磨损为主。     

润滑脂中磨粒对钢表面摩擦学性能的影响

轴承中的润滑脂在长期使用过程中会存在大量的固体颗粒,这些固体颗粒尤其是金属颗粒能对运动表面产生严重的磨损,从而引起设备功能失效。在各种磨损形式中,磨粒磨损对设备造成的损失最为严重。为了研究润滑脂中磨粒对钢界面摩擦学性能的影响,考察了磨粒尺寸、磨粒浓度、载荷和转速对材料磨损的影响。结果表明,在一定范围内,随着磨粒尺寸和浓度的增加,钢材料表面的磨损量也在增加,且磨粒浓度的增加对材料的磨损程度大于磨粒尺寸的增加对材料的磨损程度。另外,转速和载荷的增加也会提高材料表面的磨损量。     

润滑脂中磨粒对钢表面摩擦学性能的影响

轴承中的润滑脂在长期使用过程中会存在大量的固体颗粒,这些固体颗粒尤其是金属颗粒能对运动表面产生严重的磨损,从而引起设备功能失效。在各种磨损形式中,磨粒磨损对设备造成的损失最为严重。为了研究润滑脂中磨粒对钢界面摩擦学性能的影响,考察了磨粒尺寸、磨粒浓度、载荷和转速对材料磨损的影响。结果表明,在一定范围内,随着磨粒尺寸和浓度的增加,钢材料表面的磨损量也在增加,且磨粒浓度的增加对材料的磨损程度大于磨粒尺寸的增加对材料的磨损程度。另外,转速和载荷的增加也会提高材料表面的磨损量。     

后角对纳米TiN改性Ti(C,N)基金属陶瓷刀具磨损性能的影响

采用粉末冶金法制备了用纳米TiN改性的Ti(C,N)基金属陶瓷刀具。研究了后角对刀具使用寿命及前、后刀面磨损的影响。结果表明,后角为6°的刀具使用寿命最长,后角大于8°的刀具因崩刃而失效,这主要是由于切削刃强度降低和散热条件恶化所致。增大后角会使后刀面的边界磨损加剧,而过大的后角则使前刀面磨损加剧。纳米TiN改性Ti(C,N)基金属陶瓷刀具的后刀面磨损是磨粒磨损、氧化磨损、扩散磨损和黏着磨损共同作用的结果。     

齿面单坑缺陷下齿轮磨损演变与映射机制研究

齿面凹坑是常见的齿轮缺陷之一,在轮船、矿业机械、风电齿轮等大型重载齿轮传动机构中,齿轮更换拆卸极为不便,为避免齿轮发生严重失效造成的重大损失,需要准确判断齿轮的磨损特征和预测故障出现的时间和位置,探究齿面坑状缺陷对齿轮磨损进程的影响尤为必要。以齿面单坑缺陷齿轮的啮合历程为研究对象,采用控制变量的方法进行齿轮磨损特征对比。通过搭建的力系闭式齿轮试验台进行重载试验,利用铁谱分析技术和油样分析技术对磨损粒子作定量、定性分析,结合有限元分析和和齿面磨痕扫描电镜图片探究单坑缺陷下斜齿轮磨损演变与齿轮啮合状态的映射机制。研究结果表明：凹坑打在承载区,斜齿轮沿接触线方向的应力分布不均匀,凹坑周边区域存在应力集中现象;坑状缺陷改变了齿轮的啮合状态,缺陷轮齿齿根应力值明显大于正常轮齿,使得坑状缺陷的轮齿齿面抗磨损能力提高,但轮齿刚度降低,尤其进入剧烈磨损的后期,磨粒数量快速上升,并伴随齿面严重的剥落和塑性变形,加速轮齿疲劳断裂。     

钎焊金刚石砂轮高速磨削氧化铝陶瓷的磨损特征

利用真空炉中钎焊工艺制作了钎焊金刚石砂轮,并对氧化铝陶瓷进行高速磨削的磨损研究.实验中,监测了磨削过程中每道磨削的磨削力特征,观察和统计了不同磨削阶段的砂轮表面磨粒磨损状态及变化情况,同时测量了磨粒的出刃高度.结果表明:在高的砂轮线速度和高的材料磨除率下,容易造成大量的磨粒断裂和完全破碎.仅有1.23％的金刚石磨粒是经历“完整-磨平—微破碎—半破碎—断裂(全破)”的失效过程,即磨粒理想的失效路径.通过对钎焊工艺、磨粒承受的载荷以及砂轮表面磨粒浓度和排布方式等因素的分析,阐明了文中钎焊金刚石砂轮中磨粒失效的原因.     

狄塞尔轧管机限动芯棒选材与应用研究

狄塞尔轧管机限动芯棒的主要失效形式为热磨损和热疲劳。热磨损主要表现为磨粒磨损和粘着磨损,热疲劳主要表现为网裂和环裂,热裂还会加剧磨损。为了提高芯棒的抗热损伤性能,应使芯棒材料的碳化物弥散化,基体金属与氧化膜的线胀系数相接近,弹性模量尽量低,热传导系数尽量高。材料的高温强度和合金碳化物的数量与形态是调节这些特性的杠杆。选用适宜的穿孔顶头材料制作限动芯棒,并用失效芯律制作模锻穿孔顶头,可显著地降低生产成本。     

循环交变载荷斜齿轮磨损特征与机制分析

为探究大型齿轮传动在循环交变载荷作用下的磨损特征与机制,降低齿轮传动系统受非稳定载荷工况影响的故障率,对不同载荷下齿轮磨损特征与运行状态进行分析.从齿轮磨损量、齿面磨损形貌分析、油液分析、磨粒分析4个方面进行磨损机制研究.利用力闭合与弹簧振子系统装置,施加恒定载荷和交变载荷;利用颗粒计数器、分析式铁谱仪和扫描电子显微镜...     

Al2O3/Cu-WC复合材料载流磨损性能研究

对真空热压烧结的Al2O3/Cu-WC复合材料进行了载流磨损试验,并利用扫描电镜对复合材料的磨损表面及纵切面的微观形貌进行了观察和分析。结果表明,磨损率和摩擦因数随加载电流的增加而增大;磨损表面有WC颗粒的剥落和重新结晶的Al2O3颗粒,加剧了磨粒磨损,其主要磨损形式为粘着磨损、磨粒磨损、电烧蚀磨损。     

等离子喷涂纳米WC-17Co涂层高温磨损性能

磨损是材料失效的主要失效形式之一,纳米WC-Co涂层技术可望成为解决重大装备关键零部件耐磨的关键技术。文中用等离子喷涂的方法制备了纳米WC-17Co涂层以及超细WC-17Co涂层,研究了涂层的高温磨损性能及失效机理。结果表明,WC-17Co纳米涂层与同成分的超细涂层相比具有较高的耐高温磨损性能。纳米涂层与超细涂层高温磨损失效机理不同,WC-17Co纳米涂层的高温磨损失效机理以磨粒磨损为主,伴随着黏着磨损,超细涂层的高温磨损失效机理以低延性开裂和黏着磨损为主,伴随有磨粒磨损。     

冷挤压模具的失效形式和提高模具寿命的措施

冷挤压模具的主要失效形式有四种,即磨损、塑性变形、疲劳破坏和断裂。 磨损 冷挤压模具的磨损,属于正常的失效形式。磨损可分氧化磨损、咬合磨损和磨粒磨损等几种。 塑性变形 当模具承受的负荷超过钢的屈服极限时,模具产生塑性变形。如引起镦粗、弯曲     

碳纤维/树脂基复合材料高速铣削的刀具磨损机理

采用涂层(Ti CN,Ti Al N)与无涂层超细晶粒硬质合金立铣刀对碳纤维/树脂基复合材料进行高速铣削试验,研究了刀具后刀面磨损带扩展及刀具磨损规律,并探讨了切削力、毛刺随着刀具磨损的变化趋势,观察了刀具的微观磨损形貌,分析了刀具的磨损机理。结果表明:在相同的切削条件下,无涂层刀具的后刀面磨损量及切削力最大,毛刺扩展严重,后刀面主要发生磨粒磨损,由于黏着磨损和氧化磨损对切削刃的弱化作用,主切削刃发生了微崩刃;Ti CN涂层刀具后刀面主要发生磨粒磨损,并伴随有黏着磨损和轻微的氧化磨损,失效形式为剥落和微崩刃;Ti Al N涂层刀具的后刀面磨损量及切削力最小,毛刺扩展缓慢,更适合碳纤维复合材料的加工。其后刀面主要发生了磨粒磨损,其失效形式为剥落。     

不同试验参数下铝锰基复合材料冲蚀磨损性能研究

采用MSN型冲蚀磨损试验机,在不同磨粒粒度和不同冲蚀速度下,对铝锰合金和三氧化二铝颗粒增强铝锰基复合材料进行冲蚀磨损试验,对试验材料失重、抗冲蚀磨损性能、微观失效表面形貌进行了分析。结果表明,三氧化二铝颗粒增强铝锰基复合材料较铝锰合金有较好的抗冲蚀磨损性能;材料的磨损失重率与磨粒粒度的关系并不是简单的单调曲线,而是随着磨粒粒度的增大呈先增大后减小;材料在较高冲蚀速度下抗冲蚀能力较低;影响材料抗冲蚀磨损能力的参数众多并且起主导作用的参数不止一个,本次试验中,磨粒的粒度和冲蚀速度共同决定了冲蚀磨损的强度。     

不同磨粒对ZTA结构陶瓷冲蚀磨损性能的影响

针对液/固双相流冲蚀磨损工况,选用不同硬度的SiO2、Al2O3、SiC冲蚀磨粒,对ZTA(ZrO2增韧Al2O3)结构陶瓷和Cr15Mo3高铬铸铁进行了冲蚀磨损性能对比试验,并对试验材料磨损机理和微观失效表面形貌进行了分析和讨论.结果表明:对于同一种硬度的冲蚀磨粒,冲蚀磨损过程中Cr15Mo3高铬铸铁材料的冲蚀磨损多,ZTA陶瓷的冲蚀磨损少;冲蚀磨损过程中浆料固体颗粒硬度越高,试验材料的磨损越多,同时ZTA陶瓷抗冲蚀磨损性能越明显,对应于不同硬度的SiO2、Al2O3、SiC冲蚀磨粒,ZTA陶瓷抗冲蚀磨损性能分别为Cr15Mo3高铬铸铁的5.8、7.0和8.2倍;冲蚀磨损过程中Cr15Mo3材料失效有明显的方向性和腐蚀痕迹,材料的磨损以微切削、梨沟、冲蚀坑为主,"W"型失效形貌明显,材料组织中高硬度的碳化物有保护基体的作用,随着磨粒硬度的增加,材料表面切削、梨沟、冲蚀坑失效程度增加,ZTA陶瓷材料在冲蚀磨损后无明显的冲蚀方向性,材料磨损是晶界粘结相磨失、晶粒裸露为主,细小颗粒ZrO2的存在及增韧作用使陶瓷相中气孔数量少,并减少因疲劳裂纹扩展引起的材料破坏.     

新连接方式金刚石磨损特征的试验研究

以端面磨盘形式为载体,通过恒压磨耗试验研究了采用液体合金方式连接的金刚石的磨损特征。结果表明,新连接方式金刚石使用过程的磨损形态主要有完整、磨平、微观破碎、宏观破碎和折断五大类,与钎焊金刚石的磨损特征基本一致。磨耗过程中没有出现磨粒脱落现象,说明新连接方式工具的结合剂对磨粒具有很强的把持力。但与钎焊工具相同,磨粒折断是其最为致命的失效形式。     

高速数滚机床齿轮箱轮齿失效分析

针对数滚机床齿轮箱渐开线齿轮疲劳和磨损严重的问题,通过二次元影像测仪、齿轮检测仪、表面粗糙度仪和硬度计分别对齿轮的齿面微观形貌、轮廓和齿面硬度、粗糙度进行研究.结果发现,从动轮表面出现明显的划痕损伤,表面粗糙度达到了 1.340,从动齿轮疲劳磨损后齿廓总偏差Fα为0.89μm,主动轮的磨损量是其2.5倍;主动轮表面有明...