提升钢丝绳的钢丝微动摩擦磨损特性研究

钢丝绳内部钢丝的微动磨损和微动疲劳是造成钢缆寿命降低的主要原因之一 .以 6× 1 9点接触式矿用提升钢丝绳为研究对象 ,在自制的钢丝微动磨损试验机上进行了钢丝的微动磨损实验研究 .以摩擦系数和磨损深度作为评定微动磨损的参数 ,考察了不同载荷下摩擦系数的变化规律以及载荷、循环次数的变化对钢丝试样磨损深度的影响 ,同时研究了钢丝试样在矿用钢丝绳内部增摩油脂的润滑状态下摩擦系数和磨损的变化规律 .利用钢丝试样在不同工况下的磨损形貌分析了微动磨损过程中的磨损机制     

AM60B镁合金在滑移区的微动磨损行为研究

研究了AM60B镁合金在滑移区的微动磨损行为。考察了摩擦因数和磨损体积随循环次数、载荷和频率的变化及磨损表面形貌，探讨了其微动磨损机理。结果表明：AM60B镁合金的微动磨损可分为开始阶段、二体接触向三体接触过渡阶段和稳定阶段3个阶段。在不同的阶段，摩擦因数和磨损体积的变化及磨损机制各有特点；此外，磨损体积随着法向载荷的增加而增大，但随着频率的增大而减小。     

粘结石墨基固体润滑涂层的微动摩擦磨损性能

为了探讨粘结石墨基固体润滑涂层的微动摩擦磨损性能的作用机理,使用SRV微动摩擦磨损试验机对粘结石墨基固体润滑涂层在微动试验条件下的摩擦学性能以及抗承载能力进行研究,对其磨痕形貌和对偶转移膜进行分析。研究结果表明：粘结石墨基固体润滑涂层的磨损率随着试验载荷和摩擦速度的增大而减小;而摩擦因数随着试验载荷增大而减小,随摩擦速度增大而缓慢增大;在微动摩擦过程中,高载高速可以促进高质量转移膜在对偶表面形成,从而使得粘结石墨基固体润滑涂层具有良好的抗承载能力和优异的抗磨减摩性能。     

聚甲基丙烯酸甲酯的扭动微动摩擦学特性

在新型扭动微动试验机上,进行聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)与Ф40 mm GCr15钢球在扭动角位移幅值为0.5°~10°和法向载荷为100N的扭动微动试验。在摩擦动力学行为研究的基础上,分析材料磨损机理。结果表明,PMMA存在有平行四边形和椭圆两种T-θ曲线;低扭转角时,T-θ曲线随着循环次数的增加从平行四边形向椭圆形发展;大扭转角时,T-θ曲线始终为平行四边形。PMMA的扭动微动磨痕沿半径方向,可依次分为粘着区、微裂纹区和剥落区。在低角位移幅值(θ≤2.5°)时,扭动微动损伤较轻微;随角位移幅值的增大,粘着区变小,损伤加重,表面出现纺锤状剥落坑自中心呈放射状分布,其尺寸随角度增大而变宽。对磨屑的GPC分析结果表明PMMA在扭动微动条件下分子量变小,PMMA扭动微动的磨损机理主要为剥落与表面裂纹。     

滑动磨损磨粒群的分布规律

以滑动磨损过程中产生的磨粒群体为研究对象，研究其数量与粒径间的分布特征及其与磨损状态间的耦合关系．通过分析铜合金销与碳钢盘在干摩擦条件下相互对磨所产生的磨粒群和销试样磨损量，发现磨粒的累积分布和微分分布特性随磨损时间的变化而变化：在磨损开始阶段，磨损程度逐渐减小，磨粒群分布曲线由平缓变得逐渐凸、陡；达到磨损平衡状态后，磨损率达到最小，磨粒群微分布曲线的幅值达到最大，横向宽度达到最小；随分销与盘间互适性变弱，磨损程度增大，磨粒分布曲线变得越来越平缓，横向宽度逐渐增大；磨粒分布曲线随磨损时间的变化规律与磨损率随磨损时间的变化规律有明显的对应关系，可为科学诊断和预测摩擦学系统状态提供有用信息。     

提升钢丝绳多体动力学仿真及股丝应力分析

钢丝绳作为起重机提升系统的关键部件,在牵引提升过程中将承受拉伸、弯曲、振动和冲击等多种载荷作用,因此研究复杂载荷下钢丝绳动力学特性,掌握钢丝绳的应力应变状态对提前管理起重机吊装作业风险有重要作用。以桥式起重机为工程背景,首先建立基于ADAMS/Cable的钢丝绳提升系统的动力学模型,计算获得了钢丝绳在提升过程中的动态应力谱。其次通过建立钢丝绳的几何模型和有限元模型,分析起重机在提升过程中钢丝绳的拉伸应力和钢丝位移分布及其钢丝绳与滑轮及钢丝绳内部各丝的接触应力。结果表明,钢丝绳启动瞬间,瞬时加速度使钢丝绳承受最大拉应力比稳定提升阶段增大37%,导致钢丝绳横截面应力幅值升高,钢丝绳在提升过程伴随不稳定的振动载荷。分析发现钢丝绳外股最外层钢丝横截面承受应力最大,其局部最大拉伸应力幅值比稳定提升阶段提高了56%。钢丝绳与滑轮接触产生的接触应力对钢丝绳外部及内部股丝产生接触磨损,促进钢丝绳发生磨损疲劳断裂。     

燃机端面齿微动磨损分析及数值仿真

运用Archard磨损定律以及接触力学理论,研究了燃机端面齿楔形接触面在不同交变载荷力作用下接触面接触压力、接触宽度、间隙量、滑移量等接触特征参数随磨损过程的变化发展规律.结果表明,接触齿面的磨损是由于接触面间反复的相对滑动、磨损导致了接触面几何形貌以及接触压力的改变,这些因素又反过来影响磨损过程.各参数具有时间依赖性...     

空心和实心车轴微动磨损行为的对比研究

建立轮轴过盈配合部位的微动磨损有限元仿真模型,研究磨损轮廓随载荷循环周次的变化,对比分析空心与实心车轴微动磨损行为及其对接触参量的影响。仿真结果表明:车轴配合边缘的应力集中程度由于微动磨损而缓解,新的应力集中位于磨损与未磨损的过渡区域;磨损区域随着循环周次的增加而增加,导致应力集中远离轮轴配合边缘;在靠近配合边缘的区域,空心车轴的滑移幅值大于实心车轴,导致空心车轴的微动磨损大于实心车轴。     

人下颌骨密质骨的复合微动磨损特性研究

针对牙种植体-密质骨界面的微动损伤,采用球/面接触方式研究人下颌骨密质骨在倾斜角为45°、两种载荷水平下的复合微动磨损行为.在分析复合微动的动力学特性的同时,结合光学显微镜(OM)、激光共聚焦扫描显微镜(LCSM)、扫描电子显微镜(SEM)对磨痕形貌进行分析,对磨屑的成分进行了测定.结果表明,下颌骨密质骨的 F-D曲线只有椭圆形和准梯形两种,复合微动最终稳态的F-D曲线均为准梯形;在高载荷的情况下骨组织出现了大量的裂纹及组织碎屑,耗散能则出现了明显的波动;下颌骨复合微动的磨损机制表现为粘着磨损、磨粒磨损、裂纹的扩展及组织碎屑润滑等共同作用的特征.     

C/C复合材料的摩擦磨损行为研究

利用HIT-1型球盘式摩擦磨损试验台,以C/C复合材料与GCr15钢为配副进行摩擦磨损实验。研究了C/C复合材料的摩擦系数与时间、载荷和速度的关系,分析了工况环境对摩擦系数的影响,获得了磨损量与载荷和速度的相关关系。结果表明:C/C复合材料的摩擦系数在摩擦磨损初期减小,随后在较小区间内平稳波动;摩擦系数在不同载荷条件下随速度变化趋势不同,当载荷为8 N时摩擦特性随速度变化最稳定,速度为0.576 m/s时摩擦特性随载荷变化最稳定;不同试验环境中摩擦性能呈现规律不同;C/C复合材料摩擦磨损过程中磨损率随速度缓慢增大,随载荷缓慢增大。     

Effect of fretting amplitudes on fretting wear behavior of steel wires in coal mines

Given that fretting wear causes failure in steel wires, we carried out tangential fretting wear tests of steel wires on a self-made fretting wear test rig under contact loads of 9 and 29 N and fretting amplitudes ranging from 5 to 180 μm. We observed morphologies of fretted steel wire surfaces on an S-3000N scanning electron microscope in order to analyze fretting wear mecha-nisms. The results show that the fretting regime of steel wires transforms from partial slip regime into mixed fretting regime and gross slip regime with an increase in fretting amplitudes under a given contact load. In partial slip regime, the friction coefficient has a relatively low value. Four stages can be defined in mixed fretting and gross slip regimes. The fretting wear of steel wires in-creases obviously with increases in fretting amplitudes. Fretting scars present a typical morphology of annularity, showing slight damage in partial slip regime. However, wear clearly increases in mixed fretting regime where wear mechanism is a combination of plastic deformation, abrasive wear and oxidative wear. In gross slip regime, more severe degradation is present than in the other regimes. The main fretting wear mechanisms of steel wires are abrasive wear, surface fatigue and friction oxidation.     

Fretting wear of steel wires in hoisting ropes

To investigate the fretting wear of steel wires in hoisting ropes, specimens were made of 6 × 19 point contact ropes. A model for the fretting wear was developed and a fretting wear test rig was designed in laboratory. A series of experiments were performed on this test rig. The wear volume was taken as a characteristic parameter to describe the fretting wear in relation to the contact load, reciprocating cycles and amplitude. Moreover, the wear mechanisms were discussed in the fretting process.     

Tribological Properties of MoSi2 Against AISI10045 Steel Under Sliding Friction

MoSi2 samples were prepared by a self-propagating high-temperature synthesis （SHS） and a hot-press technique. The sliding friction and wear properties of intermetallic MoSi2 against AISI10045 steel under dry friction and oil lubrication conditions were investigated with a MRH-5A type ring-on-block friction and wear tester. The elemental composition, microstructure and worn surface morphology of the MoSi2 material were observed and analyzed by means of scanning electron microscopy （SEM） and X-ray diffraction （XRD）. The synthetic parameter pv value reflecting friction work, was used to discuss the tribological properties of MoSi2 material. The results show that 1） oil lubrication can obviously improve the tribological properties of MoSi2, 2） the bigger the pv value, the greater the antifriction and the abrasive resistance of MoSi2 under oil lubrication, 3） with an increase in the pv value, the wear mechanism of MoSi2 material under dry sliding friction is the fatigue fracture and adhesive wear and 4） under oil lubrication the wear mechanism is mainly fatigue pitting.     

微动磨损对弹条II型扣件弹条断裂的影响分析

弹条是实现弹条II型扣件功能的主要元件,传统的疲劳分析方法主要从弹条的应力、应变入手,这并不能反映真实情况,因为弹条在工作中与其它构件接触面表面之间存在微小的相互移动,即微动．应用非线性接触理论,采用库仑摩擦模型模拟弹条与周围接触元件之间的摩擦接触情况,计算出弹条各点的剪切应力τ、相对位移δ及二者乘积τ·δ的值;并采用离散裂缝模型来模拟扣件裂纹的生成及扩展．理论分析表明,若微动磨损在弹条疲劳断裂过程中起主要作用,则断口处应位于弹条中τ·δ值最大的点附件．扣件疲劳试验表明,弹条断口处位于弹条尾部与轨距挡板接触处,处于τ及τ·δ最大的点之间且更靠近τ·δ值最大的点．弹条尾部与轨距挡板之间由于微动磨损产生裂纹,形成污染源,反复作用下,裂纹扩展,最终导致弹条断裂．试验证明了弹条微动磨损理论分析的正确性,为改进弹条设计,提高其疲劳寿命提供科学依据．     

GCr15球-盘点接触摩擦副的滑滚摩擦磨损特性研究

选用GCr15钢盘和GCr15球作为摩擦副,在NGY‐6纳米润滑膜测量仪上开展球‐盘点接触摩擦副在润滑状态下的滑滚摩擦磨损实验,研究不同接触应力、钢球转速、滑滚比等参数对摩擦副的摩擦因数、磨损形貌的影响规律．结果表明：当接触应力和钢球转速一定时,摩擦因数随着滑滚比的增大而逐渐增加后达到稳定状态;当滑滚比一定时,摩擦因数随接触应力的增大而逐渐增大;当钢球转速低于300 r／min时,摩擦因数随着钢球转速的增大而减小;当钢球转速高于300 r／min、接触应力大于0．84 GPa时,摩擦因数随着钢球转速的增大而呈增大趋势．Stribeck曲线表明：当滑滚比为0．01时,摩擦副处于流体动压润滑状态;当滑滚比为0．03时,润滑状态随Sommerfield参数的增加而从边界润滑过渡到混合润滑;当滑滚比分别为0．05、0．1、0．3、0．5时,润滑状态为边界润滑．滑滚比较小时,磨损机制以疲劳磨损为主,随着滑滚比的增大,磨损机制转变为磨粒磨损．     

凹坑形貌对线接触摩擦副耐磨性的影响

在线接触摩擦副中,非光滑结构单元的凹坑、凸包、波纹、鳞片形态等表面凹坑形貌对其耐磨性有一定的影响,其中凹坑的直径、深度对耐磨性的影响十分显著。以圆形凹坑非光滑形貌为例,采用有限元仿真分析的方法,对非光滑表面凹坑不同直径和深度的磨损过程进行了分析,研究了仿生非光滑表面对摩擦副耐磨性影响的程度。研究结果表明:线性摩擦副工作过程中,凹坑间距为1 000 m的条件下,摩擦副表面的等效应力和摩擦力随着圆形凹坑直径的增大而增大,随其深度的增大而呈抛物线增长;且在凹坑直径为100 m、深度为300 m时,矩形块的耐磨性最优。