缠绕提升钢丝绳微动摩擦试验研究

为了掌握多绳多层缠绕提升钢丝绳层与层之间微动摩擦磨损机制,设计矿井提升机钢丝绳综合摩擦试验台,在其缠绕提升机钢丝绳摩擦试验装置上开展滑动摩擦试验,以6×19+FC热镀锌钢丝绳为研究对象,探究不同接触载荷、接触角度下钢丝绳滑动摩擦磨损规律及钢丝绳摩擦接触处温升变化规律。研究结果表明：钢丝绳滑动摩擦因数随时间经历了快速增长阶段、缓慢递增阶段和平稳波动阶段;摩擦因数随着载荷增加先减小后增大,在250 N时最低为0.59,但摩擦因数随载荷变化范围不大,维持在0.68左右;摩擦因数随接触角度的增大先迅速增大后呈缓慢增长趋势,最终稳定为0.58,其中接触角度为45°时摩擦因数最小,仅为0.15;钢丝绳滑动摩擦温升集中在接触区域内,接触点温升随着接触角度的增加而增加,最高温升为8.5 ℃,随载荷的增加呈先减小后增大最后减小的波浪形变化趋势,最高温升为10.4 ℃。     

基于MMW-1万能摩擦磨损试验机的沥青路面摩擦学性能测试

对MMW-1万能摩擦磨损试验机托盘进行改装,设计能够方便安装橡胶环的专用夹具,使试验机能够模拟橡胶与沥青路面样芯的滑动摩擦。基于MMW-1万能摩擦磨损试验机,测量常用沥青路面层AC13、SHRP12.5、OGFC13与SMA13样芯在不同转速和载荷下的滑动摩擦因数。利用摆式摩擦因数仪验证利用MMW-1万能摩擦磨损试验机检测沥青路面滑动摩擦因数的合理性。研究滑动速度对干、湿沥青路面滑动摩擦因数的影响规律,载荷对沥青路面滑动摩擦因数的影响规律。结果表明:基于MMW-1万能摩擦磨损试验机测量沥青路面与橡胶的滑动摩擦因数具有一定合理性,为沥青路面滑动摩擦因数测试提供一种新的测量方法。橡胶与干、湿沥青路面的滑动摩擦因数随速度的增加而减小,随载荷的增加而缓慢增大。     

铜镍锡合金干滑动磨损行为研究*

大型装备上的铜镍锡合金工件常常工作在润滑不足或者无润滑的工况条件下,因此有必要研究铜镍锡材料在干摩擦下的性能。采用CEF-I型销-盘式磨损试验机对铜镍锡合金在不同载荷与转速条件下进行干滑动摩擦磨损试验,采用扫面电子显微镜、能谱仪和轮廓检测仪对磨损表面进行检测,研究铜镍锡合金的干滑动磨损行为,并探讨其磨损机制。结果表明：在转速一定时,平均摩擦因数随载荷增大总体呈波动下降趋势,铜镍锡合金试件磨损量先缓慢增加,在较高载荷下快速增加;在载荷一定时,平均摩擦因数随转速增大先增大后减小,铜镍锡合金试件磨损量总体呈先减小后增大趋势;随着载荷的增大,铜镍锡合金的磨损机制由轻微黏着和剥层磨损到明显的黏着和剥层磨损,再到严重的黏着和疲劳磨损,随着转速的增大,铜镍锡合金的磨损机制由磨粒磨损转变为黏着磨损再到剥层磨损。在较低载荷下,随着转速的增大,铜镍锡合金摩擦磨损性能保持很好的稳定性,因此铜镍锡合金适用在高转速较低载荷的干摩擦工况下。     

高温下轴向柱塞泵滑靴副干滑动摩擦磨损性能*

采用Rtec摩擦磨损试验机模拟不同温度、载荷和转速等工况,研究轴向柱塞泵滑靴副在高温下干滑动的摩擦学规律。通过试验测得的摩擦因数、磨损体积和借助白光干涉三维表面轮廓仪所测得的表面形貌以及磨痕截面曲线,分析其润滑行为及摩擦磨损规律。结果表明：高温下滑靴副的摩擦因数随温度和转速的增大逐渐减小,随载荷的增大而增大;磨损体积随温度的升高先增大后减小,随载荷的增大逐渐增大,随转速的增大先减小后增大;温度和载荷对高温下磨痕的深度影响显著,转速对磨痕的深度和宽度都有影响。研究表明：在高温条件下,在温度为300 ℃、载荷为50 N、转速为75 r/min工况下滑靴副的减摩抗磨效果最好。     

稠油开采中常规螺杆泵定子衬套磨损研究

为研究稠油开采中常规螺杆泵定子衬套的接触磨损,通过摩擦试验研究在不同转速和载荷下,定子衬套所用丁腈橡胶在高温含砂稠油中摩擦因数的变化规律。实验结果表明:定子橡胶的摩擦因数随着转数的增加先增大后减小,之后几乎保持不变;随着法向载荷的增大,定子橡胶的摩擦因数先减小后增大。以试验测得的摩擦因数为依据,利用有限元分析方法,对高温含砂稠油中螺杆泵定转子之间的接触进行分析,研究摩擦因数、过盈量、工作压差等因素对定子衬套接触磨损的影响。分析结果表明:衬套的剪应变随着衬套摩擦因数、过盈量、工作压差的增大而增大;位移量随着摩擦因数的增大而减小,随着过盈量的增大而增大;工作压差不但影响定子衬套内轮廓接触位置的磨损,还加剧衬套外壁面的黏着磨损。     

38CrSi自配副的摩擦磨损性能

采用自制的销盘式摩擦磨损试验机研究了38CrSi自配副干滑动时的摩擦因数、磨损率随滑动速度和载荷的变化规律;利用SEM观察了磨损面的微观形貌,分析了摩擦磨损机理。结果表明:其摩擦因数随着载荷和速度的增加而减小;磨损率随着载荷的增加而增大,随着速度的增加先增大后减小,和常用材料的磨损率随速度增加而增大的规律不同;磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损。     

38CrSi自配副的摩擦磨损性能

采用自制的销盘式摩擦磨损试验机研究了38CrSi自配副干滑动时的摩擦因数、磨损率随滑动速度和载荷的变化规律;利用SEM观察了磨损面的微观形貌,分析了摩擦磨损机理。结果表明：其摩擦因数随着载荷和速度的增加而减小;磨损率随着载荷的增加而增大,随着速度的增加先增大后减小,和常用材料的磨损率随速度增加而增大的规律不同;磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损。     

镀银铜材料在大电流条件下的载流微动磨损特性

利用化学电镀方法在T2紫铜管表面镀银制备镀银铜试样,采用自主研制的切向微动磨损试验设备在圆柱/圆柱的正交点接触模式下进行室温载流切向微动磨损试验,探究了镀银铜试样在5 A电流以及不同法向载荷(5,10,15 N)和位移幅值(30,50,70,100μm)下的载流微动磨损行为及其磨损机制。结果表明：随着位移幅值的增加,镀银铜试样的载流微动磨损程度加剧,随着循环次数的增加,不同位移幅值下的摩擦因数整体呈先减小后增大最后趋于稳定的趋势,而接触电阻呈相反趋势,不同位移幅值下稳定阶段的摩擦因数相差不大;随着载荷的增加,载流微动磨损程度先变大后变小,当载荷为10 N时,磨损程度最大,此时有效接触面积较大,接触电阻较低;随着载荷的增加,稳定阶段的摩擦因数增大。镀银铜试样在磨损初期的磨损机制主要黏着磨损和氧化磨损,在磨损后期主要为磨粒磨损、氧化磨损和剥层,且随着循环次数的增加,氧化磨损程度加剧。     

人牙釉质纳米尺度下的摩擦磨损行为研究

利用纳米划痕仪研究了人牙釉质在纳米尺度下的摩擦磨损行为,考察了法向载荷对牙釉质摩擦磨损性能的影响。结果表明:随着法向载荷增大,人牙釉质的摩擦因数和磨损深度呈现非线性增大;载荷较小时(20mN),摩擦因数随载荷增加而快速增大,划痕表面主要呈现轻微凹陷,损伤以弹塑性变形为主;当载荷较大时(20mN),摩擦因数随载荷增加而缓慢增大,划痕表面开始出现磨屑,磨损以脆性剥层为主。     

Pt基金属玻璃在原子尺度下摩擦磨损行为的研究

受限于样品表面平整度因素,金属玻璃在原子尺度上的摩擦磨损研究还相当缺乏。本文采用原子力显微镜,基于原子级平整的Pt基金属玻璃,研究了法向载荷和循环次数对金属玻璃在原子尺度下摩擦磨损行为的影响。研究表明：通过Bowden摩擦二项式模型拟合试验数据发现,金属玻璃与针尖对摩时的摩擦因数随载荷的增加呈先减小后增大的趋势,这是因为在低载时,金属玻璃与针尖之间的摩擦以界面摩擦为主,界面摩擦因数与法向载荷呈负指数幂关系,摩擦因数随载荷增加而减小,而在高载时,摩擦机制以犁沟摩擦为主,摩擦过程中的能量耗散主要来源于塑性变形,摩擦因数随变形程度的增加而增大;此外,随循环次数的增加,摩擦因数呈单调减小趋势,且载荷对摩擦因数的依赖性随之减弱,这是因为金属玻璃在原子尺度的变形产生了加工硬化作用,阻碍金属玻璃的持续变形,使犁沟摩擦占比逐渐降低。     

含稀土耐热镁合金的摩擦学行为研究

研究了含稀土耐热镁合金在室温和150 ℃时的显微组织、力学和摩擦学性能,并探讨了其在高温的摩擦学机制.研究表明:耐热合金主要由基体(α-Mg)相和第二相(Al11Ce3、Mg17Al12、Al10Ce2Mn7和MgO相)组成,其在150 ℃时除延伸率有所增加外,抗拉强度和屈服强度均较室温时显著下降.耐热镁合金的摩擦因数随载荷增大而减小,滑行速度和滑行距离对摩擦因数的影响不大;磨损率随着载荷和滑行距离的增加而增大,但随滑行速度的增加而减小;且耐热镁合金在150 ℃的摩擦学性能优于其室温摩擦学性能.随着载荷变化,磨损机制发生变化,低载荷时表现为氧化磨损和磨粒磨损,中等载荷时表现为磨粒磨损和轻微剥层磨损,较高载荷时表现为剥层磨损.     

PCrNiMo材料摩擦磨损特性研究

采用自制的销盘式干滑动摩擦磨损试验机，研究了不同硬度炮钢材料PCrNiMo自配副时的摩擦磨损特性。研究结果表明：材料的磨损率随着速度、载荷的增加而增大，摩擦因数随着速度、载荷的增加而减小；低速低载条件下，接触表面以磨粒磨损为主，而在高速、高载条件下，接触表面以粘着磨损形式为主。     

铜锡铅锌合金的摩擦磨损性能

利用MMU-200型摩擦磨损试验机研究了铜锡铅锌合金与GCr15钢对磨时的摩擦磨损特性,利用扫描电子显微镜对合金的磨损表面形貌进行了观察。结果表明:铜锡铅锌合金的磨损率随载荷和摩擦速度的增加而增大;其摩擦因数随摩擦速度的增加而减小,随载荷的增加先增大后减小;其磨损机制主要为磨粒磨损和粘着磨损;合金中的铅相起到了润滑作用,有利于提高合金的耐磨性能。     

PVA-Silk复合水凝胶的摩擦磨损性能研究

选用高分子聚乙烯醇(PVA)和蚕丝(Silk)为原料,采用反复冷冻-解冻法制备PVA-Silk复合水凝胶。在往复式微摩擦试验机上研究PVA-Silk复合水凝胶的摩擦磨损性能,采用激光位移传感器测量PVA-Silk复合水凝胶的磨损深度,在扫描电镜上观察PVA-Silk复合水凝胶磨损后的微观形貌。结果表明,PVA-Silk复合水凝胶在摩擦磨损过程中随载荷的增大,启动摩擦因数增大,平均摩擦因数的增幅减小;随着滑动速率的增加,启动摩擦因数呈先减小后增大的趋势,平均摩擦因数的增幅减小。最大磨损深度随着磨损时间和载荷的增加而增大,磨损宽度没有明显变化,经过10min放置后磨损深度可恢复66.7%。磨损后表面存在明显的往复滑动褶皱,但没有明显的材料黏着剥落现象,放置一段时间后材料会产生恢复,褶皱消失。     

大滑滚比工况下弹流摩擦试验研究

针对大滑滚比工况,在自行改造的双盘摩擦磨损试验机上,完成了一系列线接触弹流摩擦试验;测量了不同工况下的摩擦因数,对试验结果进行了全面的分析,得到了一系列摩擦曲线,反映了多种具体工况下,各工况参数对摩擦因数的影响.结果表明:载荷比较小时,摩擦因数对载荷或转速的变化非常敏感;随着载荷的增大,摩擦因数对载荷与转速的敏感程度急剧下降;大滑滚比工况下,摩擦因数随滑滚比的变化幅度不大;摩擦因数随载荷增大而减小,且减小幅度随载荷增大而减小;摩擦因数随转速增大而减小,且减小幅度随转速增大而减小.     

挤压型不锈钢向心关节轴承的摩擦磨损性能

研究挤压型不锈钢向心关节轴承在不同的试验参数下的摩擦磨损性能,分析其摩擦磨损形式。结果表明:不锈钢向心关节轴承的磨损形式以黏着磨损和磨粒磨损为主,磨损量随载荷的增大而增大,随摆动频率先减小而后增大;摩擦因数随载荷和摆动频率的增大而减小。     

爆炸喷涂WC/12%Co涂层的干滑动磨损研究

主要研究了爆炸喷涂WC/12%Co陶瓷涂层与浸树脂石墨在干滑动摩擦条件下的磨损性能,并分析了其磨损机理。实验结果表明:在干滑动摩擦条件下,WC/12%Co涂层磨损率随载荷和速度的增大而增大,当载荷超过40 N时,出现磨损突变现象;同时发现,陶瓷材料磨损率随摩擦时间呈先减小后增大的趋势。其主要的磨损机理为粘着磨损和脆性断裂。     

悬索桥主缆钢丝与鞍座材料摩擦腐蚀疲劳行为

大跨度多塔悬索桥主鞍座两侧主缆钢丝与鞍座材料间受恒载、车载、风荷载以及腐蚀环境耦合作用产生摩擦腐蚀疲劳行为,导致钢丝承载强度渐变劣化,严重影响主缆承载安全性。因此,研究主缆钢丝与鞍座材料摩擦腐蚀疲劳行为至关重要。搭建钢丝摩擦腐蚀疲劳试验台开展钢丝与鞍座材料摩擦腐蚀疲劳实验,运用超景深电子显微镜、扫描电子显微镜考察主缆钢丝磨损轮廓、磨损机理、磨损系数和横截面失效面积特性;通过万能试验机并结合损伤力学理论和有限元法,建立疲劳钢丝损伤度演化模型和钢丝承载强度劣化模型。结果表明：钢丝摩擦因数呈迅速增加-减小-增加-稳定趋势,随接触载荷增大而减小,随疲劳载荷增大而增大;磨损轮廓随疲劳次数近似线性增加,失效面积随疲劳次数近似抛物线增加,二者随接触载荷和疲劳载荷的增大均增加;磨损系数在磨损稳定期减小,随疲劳次数增加小幅度增长;磨损机理以黏着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损为主;钢丝损伤度与疲劳次数呈二次函数关系;接触载荷和疲劳载荷的增加,导致钢丝损伤度增大、承载强度降低。结果对悬索桥主缆损伤及承载安全性能评估具有理论指导意义。     

大滑滚比工况下弹流摩擦试验研究

针对大滑滚比工况,在自行改造的双盘摩擦磨损试验机上,完成了一系列线接触弹流摩擦试验;测量了不同工况下的摩擦因数,对试验结果进行了全面的分析,得到了一系列摩擦曲线,反映了多种具体工况下,各工况参数对摩擦因数的影响。结果表明：载荷比较小时,摩擦因数对载荷或转速的变化非常敏感;随着载荷的增大,摩擦因数对载荷与转速的敏感程度急剧下降;大滑滚比工况下,摩擦因数随滑滚比的变化幅度不大;摩擦因数随载荷增大而减小,且减小幅度随载荷增大而减小;摩擦因数随转速增大而减小,且减小幅度随转速增大而减小。     

压铸镁合金AZ91D摩擦磨损性能的研究

采用MM-200型磨损试验机，研究了干滑动摩擦条件下载荷和磨损时间对液态压铸成形镁合金AZ91D摩擦磨损性能的影响，借助扫描电镜探讨了材料的磨损机理。试验结果表明：当滑动速率为0．618m／s、载荷为20～250N时，液态压铸镁合金的磨损速率和摩擦因数均随着载荷的增大而增大，当载荷增大到250N之后，试样的磨损质量反而减小；随着磨损时间的增加，压铸镁合金的磨损质量损失呈线性比例增大，其摩擦因数在0．220～0．235范围内波动；T4和T6热处理对高载荷下镁合金材料的耐磨性能有一定的影响；随着载荷的增大，各种状态下镁合金材料的磨损机制均发生了由氧化磨损、剥层磨损、粘着磨损到熔化磨损的转变。