Tribological Analysis of a Hydrodynamic Journal Bearing under the Influence of Synthetic and Biolubricants

This study investigated the tribological characteristics of journal bearings exclusively for automotive applications under the influence of a synthetic lubricant (SAE20W40) and chemically modified rapeseed oil (CMRO) as a biolubricant, dispersed with TiO₂, WS₂, and CuO nanoparticles used as antiwear additive. The effects of synthetic and nanobased biolubricants on the tribological behavior of the hydrodynamic journal bearing were examined using a journal bearing test rig by measuring the coefficient of friction, oil film thickness, and wear under a load of 10 kN and a speed of 3,000 rpm. The test results show that CuO nanoadditives that are added to the biolubricant exhibit outstanding wear and friction reduction behavior, better than that with synthetic lubricants as well as other nanobased biolubricants. The inclusion of CuO nanoparticles in the biolubricant decreased the coefficient of friction by 27% and wear by about 47% compared to a synthetic lubricant. Additionally, investigations were performed using atomic force microscopy (AFM) and scanning electron microscopy (SEM) to study the surface morphology and surface roughness behavior of the tested bearing surfaces.     

不同载荷下水润滑高分子材料磨损机制的试验研究

为了研究载荷对新型水润滑高分子轴承材料磨损机制的影响,在CFT-1型摩擦磨损试验机上对该材料进行不同载荷下的无/有水润滑摩擦磨损试验,通过考察试样的摩擦因数、磨痕和磨损表面形貌,分析该材料的磨损机制。结果表明:在无水润滑条件下,该材料的摩擦因数随着载荷的增加呈现先降低后逐渐上升的变化趋势,磨损表面均出现塑性变形和撕裂脱落现象,磨损机制主要为黏着磨损,其中随着载荷的增大表面塑性变形趋于严重,而表面撕裂脱落在中等载荷下较为轻微,在低载荷和高载荷下较为严重;在水润滑条件下,该材料的摩擦因数随着载荷的增加也呈现出先下降低后急剧上升的趋势,磨损表面未发生塑性变形和撕裂脱落,但出现脱落的磨粒和犁沟,磨损机制主要为磨粒磨损,其中在中等载荷下,表面脱落的磨粒少、犁沟细小而浅,在低载荷和高载荷下表面脱落的磨粒多、犁沟深。     

The Static and Dynamic Characteristics of a Two-Lobe Journal Bearing Lubricated with Couple-Stress Fluid

Static and dynamic characteristics of two-lobe journal bearings lubricated with couple-stress fluids are studied. The load-carrying capacity, the stiffness and damping coefficients, the non-dimensional critical mass, and the whirl ratio are determined for various values of the couple stress parameter l. The results obtained are compared with the characteristics of two-lobe bearings lubricated with Newtonian fluids. It is found that the effect of the couple stress parameter is very significant on the performance of the journal bearing. The stability is improved compared to bearings lubricated with Newtonian fluids.     

液体动压径向滑动轴承的概率多目标优化设计

运用可靠性设计理论和优化设计技术 ,提出了液体动压径向滑动轴承的概率优化设计方法 ;建立了其概率多目标优化设计的数学模型 ;求解该模型 ,可得到总体最优的设计方案 ,使轴承在满足承载能力及强度要求条件下 ,功耗和温升最低 ,体积减小。     

基于响应面法的数控机床主轴系统热特性有限元模型修正

提出一种运用响应面法建立数控机床主轴系统有限元热特性分析的近似模型的数值方法。将主轴系统热特性温度误差与热载荷参数之间的隐性关系用显示函数近似表达出来,代替原有的有限元模型。在此基础上对有限元模型进行优化修正,提高原有限元模型的准确度。对数控螺纹磨床主轴系统有限元模型修正的结果表明:基于近似模型的主轴系统有限元模型的热载荷修正方法可以减少有限元分析的计算误差,提高有限元模型修正的效率,热特性分析有限元模型修正结果精度较高。     

基于响应曲面法的表面粗糙度预测模型的建立与切削参数的优选

文中通过试验设计的方法研究了高速精加工中切削参数的选择对表面粗糙度的影响.采用响应曲面法建立表面粗糙度的响应模型,分析了切削速度、进给量、背吃刀量对表面粗糙度的影响以及切削参数的优选.结果显示背吃刀量对表面粗糙度的影响最为显著,进给量次之,切削速度影响最小.在表面粗糙度选定的情况下,优先选择背吃刀量可以提高加工效率.     

汽车前纵梁碰撞吸能特性的优化设计

为了使汽车前纵梁在碰撞过程中能够吸收更多的能量,针对前纵梁的不同断面形状、板厚、焊点间距和焊点直径等设计参数,建立了前纵梁碰撞的有限元分析模型,并利用有限元软件LS-DYNA和响应曲面优化算法,进行了碰撞模拟仿真和优化设计。结果表明,优化后的前纵梁的碰撞吸能特性得到了显著的提高。     

星点设计-效应面优化法在处方筛选和优化中的应用

介绍了星点设计-效应面优化法的基本原理和操作步骤,综述了该方法在处方筛选和优化中的实际应用,并分析了星点设计-效应面优化法与其他数据处理方法结合的设计试验,证明了其拥有很高的推广价值。     

星点设计—效应面优化法在中药提取中的应用

在科学实验中,星点设计—效应面优化法是同时考察多个因素对结果的影响时常用的实验设计和优化方法,具有预测性好、实验简单、高效等特点,可以很好地应用在中药有效成分提取的研究领域。现介绍了星点设计—效应面优化法的基本原理和操作步骤,综述了该方法在中药有效成分提取过程优化中的应用。     

设计动压向心滑动轴承的膜厚系数法

提出了膜厚系数和温升系数的概念，并给出了它们和长径比、相对偏心率的关系线图。利用这些线图，可以很方便地进行液体摩擦动压向心滑动轴承的设计。     

基于响应面法的主轴系统热特性有限元模型参数修正

提出了一种运用响应面法建立数控机床主轴系统有限元热特性分析的近似模型的数值方法,并结合实验数据,将主轴系统热特性温度误差与热载荷参数之间的隐性关系用显示函数近似表达出来,代替原有的有限元模型,并在此基础上对有限元模型进行优化修正,提高原有限元模型的准确度。对数控平面磨床主轴系统有限元模型修正的结果表明:基于近似模型的主轴系统有限元模型的热载荷修正方法可以减少有限元分析的计算误差,提高有限元模型修正的效率,热特性分析有限元模型修正结果具有可接受的精度。     

一种塑制汽车离合器泵的旋转摩擦焊接工艺参数的设计方法

针对一种塑制汽车离合器总泵的上下泵体在旋转摩擦焊接工艺中焊接参数难以确定的问题,提出了一种基于旋转摩擦焊接温度的焊接参数设计方法。通过二次正交回归试验设计,采用响应曲面法,建立了由主轴主轴转速、熔接压力和旋转圈数3个焊接参数在旋转焊接时摩擦面温度的预测模型;运用差示扫描量热法获得离合器泵体材料的熔点;在分析摩擦面温度与3个焊接工艺参数的二阶响应曲面图的基础上,结合摩擦面温度的预测模型,建立了焊接参数的关联耦合模型;依据该模型即可设计合理的焊接工艺参数。通过对焊接件焊接强度的评价,验证了焊接参数设计方法的合理性。离合器泵焊接量产的合格率达95%以上,证明了该焊接参数设计方法的可行性。     

The Tribological Properties of Monolayer KCl Films on Iron in Ultrahigh Vacuum: Modeling the Extreme-Pressure Lubricating Interface

The friction coefficients of thin KCl films deposited onto clean iron in ultrahigh vacuum are measured using a tungsten carbide tip. A rapid decrease is found in the friction coefficient from 2 for clean iron to 0.27 ± 0.03 after the deposition of 40 Å of KCl. Based on previous contact resistance measurements, this was proposed to be due to the completion of the first layer of KCl. The first-layer KCl coverage was measured by adsorbing deuterium onto an iron surface partially covered by KCl, where deuterium selectively adsorbs onto the iron. This revealed that the first monolayer is complete after the deposition of 40 Å of KCl and that the first-layer KCl film coverage _KCl ⁽¹⁾ is given by _KCl ⁽¹⁾ = 1 - exp(-0.39±0.02t), where t is the film thickness. XPS data suggest that heating a KCl film to 550 K causes it to wet the surface. This leads to decreases in the friction coefficients for thin KCl films in accord with the idea that friction is reduced by the first monolayer of KCl on iron. Temperature-programmed desorption data indicate that KCl in the first monolayer is 5 kJ/mol more stable than the multilayer consistent with the wetting behavior. Finally, the kinetic data are analyzed to suggest that the first-layer film is 2.6 Å thick.     

反转螺旋薄壁管件液压胀形的仿真与优化设计

反转螺旋薄壁管件是一种新开发的高效吸能的异型零件,由于形状比较特殊,加工过程中的厚度分布不均和过度减薄问题一直没有得到很好的解决。通过建立有限元分析模型,对管件液压成形的过程利用有限元分析软件LS-DYNA进行了模拟。利用响应曲面法进行优化得到液压胀形的最佳工艺参数,优化后的薄壁管件厚度分布更加均匀,减薄率在优化后降低了10.258%。最后通过比较优化前后的薄壁管件厚度和减薄率分布情况对优化结果进行了讨论和分析。     

机电产品设计方法及系统建模与仿真

随着机械电子技术不断向智能化,网络化,模糊化,柔性化,微型化方向发展,对机电产品的设计手段也提出了新的要求。本文分析了机电产品的组成及特点,从层次结构的组件集成和信息处理的角度介绍了机电产品的系统设计方法。对机电系统的建模与仿真进行了讨论。     

基于摩擦学特性和轴倾斜的轴-轴承系统动力学问题探讨

以弹性轴的多柔体动力学理论为基础,通过ADAMS软件进行动力学仿真,解决了考虑轴承摩擦学特性和轴受载变形倾斜时弹性轴-轴承系统在正弦激励力作用下的动力学求解问题。得到的主要结论是:考虑轴倾斜时一阶固有频率略有下降,二阶固有频率略有上升;二阶共振时振动幅度增大;最小油膜厚度减小,最大油膜压力上升。传统的避开共振频率的设计方法仍然是减小最大倾斜角发生的有效方法。     

对具有可倾瓦块和固定瓦块的混合型径向滑动轴承性能分析

本分析计算了顶部瓦块固定的可倾瓦径向滑动轴承（简称混合型轴承）的性能参数,与相同尺寸的可倾瓦径向滑动轴承相比,该种混合型轴承在承载能力,流量,摩擦功耗,平均温升等方面都发生了变化,具有明显的特点,最后的验测试验证了本所采用的分析计算方法是可行的。     

沥青洒布车喷嘴雾化特性数值模拟及参数优化

针对沥青洒布车横向洒布不均匀现象,对喷嘴的结构参数进行优化,以改善沥青洒布过程中的雾化质量。基于正交试验原理设计以喷嘴半球直径、切槽深度、切槽角为优化参数,以索特尔平均直径D₃₂及分布均匀性指数N为雾化特性指标的仿真方案。将VOF(Volume of Fluid)方法与DPM (Discrete Phase Model)方法进行耦合,通过VOF-to-DPM方法对喷嘴的试验方案进行仿真分析,并结合响应面法建立回归模型,优化求解获得最佳参数组合。结果表明:喷嘴的半球直径、切槽深度、切槽角对雾化特性有显著影响,且半球直径与切槽角之间存在显著的交互作用;喷嘴优化后在雾化质量上有显著提升,D₃₂减小了25.26%,N增加了10.27%。     

Box-Behnken响应面法优化爆破-碱液芦苇脱木质素预处理方法的研究

在本研究中采用了Box-Behnken法设计三因素响应面实验,以爆破压力、NaOH浓度和NaOH处理时间为影响因素,以芦苇中酸不溶性木质素的相对含量为响应值,对爆破-碱液处理芦苇去木质素的条件进行了优化.实验表明：在爆破压力为0.62MPa,碱液浓度为2.48％,碱处理时间23.7h时,芦苇秸秆中的木质素去除效果最好,酸不溶性木质素相对含量可降低到4.75％.     

基于响应面法的高温高压染色机筒体壁厚优化设计

使用响应面法取代高精度工程模拟可以减少设计周期和成本,同时是解决复杂结构优化设计的有效途径。将有限元法和响应面法相结合,建立了染色机筒体壁厚与高温高压染色机最大主应力的函数表达式;并以染色机质量最轻为目标函数,对染色机筒体壁厚进行了优化设计;最后通过有限元仿真对优化结构进行了验证。优化后染色机的质量减轻了0.061 t,并且满足应力要求。结果表明,基于响应面法的染色机筒体壁厚优化设计具有很好的应用价值。